CN111666613A - 一种圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统、设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于高速铁路桥梁降噪技术领域，公开了一种圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统、设计方法，导流模块与圆弧声屏障端部开口采用组合肋焊接在钻孔底座板上；组合肋的两侧采用剪刀撑减小受力；圆弧声屏障端部拱顶开口、拱顶开口边缘安装有垂向减振限位装置。导流模块为型钢内插的波纹板。还包括：入口或出口导流段、入口或出口衔接段；本发明通过在圆弧形全封闭声屏障出入口处设置本专利出入口设置满足沿线脉动风平稳分布的要求，有效降低入口处流场风速系数小并有效降低车体表面静力三分力，本发明采用风洞测试结论与风压现场测试的结果以及计算流体力学计算的方法，验证了计算结果的可靠性以及本设计的优越性。

Description

一种圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统、设计方法

技术领域

本发明属于高速铁路桥梁降噪技术领域，尤其涉及一种圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统、设计方法。

背景技术

声屏障是在声源和接收者之间插入的一个降噪设施，使声波在传播过程中显著的衰减，从而减弱接收者所在区域范围内的噪声影响。高速铁路桥梁上安装的全封闭声屏障能够降低高速列车运行时产生的轮轨噪声、气动噪声及弓网噪声，由于传统声屏障降噪量10dB以上，因而逐渐被运用中高铁桥梁上。然而高铁桥上全封闭声屏障高度8m以上，结构高、长、窄，主要钢构件通过螺栓连接。高速移动列车使列车周围的空气产生强烈扰动，当行驶的列车通过声屏障的瞬间，这一扰动会加剧，尤其对全封闭声屏障严重压缩了列车行驶过程中周边的空气流体体积，将引起声屏障表面空气压力发生突变，形成一股很大的瞬态压力冲击波，在很短时间内相继出现上千帕正负压力峰值，由于该压力波的作用类似于一个脉冲作用，因此称之为脉动风压。导致声屏障的损坏，且当声屏障采用全封闭断面形式时，较大的内表面脉动风压分布及其静力三分力均会导致声屏障结构的破坏成为高速铁路交通安全运营的安全隐患。近年来，德国 DB吸取了科隆至法兰克福线声屏障遭破坏的教训，开展高速列车运行动应力对声屏障的影响研究，并取得相关成果。德国专家认为，原来的荷载假设不足，脉动力根本没有考虑是声屏障螺栓脱落和构件疲劳破坏的主要原因。

现有圆弧形全封闭声屏障形成的封闭空间导致列车通过时全封闭声屏障内表面脉动风压不平稳分布，尤其是出入口处较大的风压及其导致的荷载增大了全封闭结构振动可能导致钢结构连接部位松动、疲劳降低了全封闭声屏障的安全性，应针对此安全隐患做专门的防治设计。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有圆弧形全封闭声屏障形成的封闭空间导致列车通过时全封闭声屏障内表面脉动风压不平稳分布，尤其是出入口处较大的风压及其导致的荷载增大了全封闭结构振动导致钢结构连接部位松动、疲劳降低了全封闭声屏障的安全性。

解决以上问题及缺陷的难度为：

(1)满足圆弧形全封闭声屏障内表面车致脉动风必须平稳分布的局部开口方式分析研究；

(2)满足具有较低静力三分力的圆弧形全封闭声屏障出入口设置；

(3)圆弧全封闭声屏障出入口衔接处细部设计。

解决以上问题及缺陷的意义为：

(1)高速列车运行致圆弧形全封闭声屏障内表面脉动风分布极其不平稳，尤其是入口处瞬时风压极大；

(2)圆弧形全封闭声屏障出入口处的正确选型是关系圆弧形全封闭声屏障整体稳定和局部安全的关键。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统、设计方法。

本发明是这样实现的，一种圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统，所述圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统设置有：

直立屏障模块；

所述直立屏障模块与圆弧声屏障端部开口采用组合肋焊接在钻孔底座板上；所述组合肋底部采用斜撑支撑，所述组合肋的两侧采用剪刀撑减小受力；

所述圆弧声屏障端部拱顶开口、拱顶开口边缘安装有垂向减振限位装置。

进一步，所述直立屏障模块为型钢内插的波纹板。

进一步，所述圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统还包括：入口或出口导流段、入口或出口衔接段；

所述入口或出口导流段、入口或出口衔接段通过螺栓连接到桥梁翼缘板上部混凝土基座预埋钢筋上。

进一步，所述入口或出口导流段包括：直肋、波纹板、斜撑、小底座板；

波纹板内嵌至直肋中，波纹板顶部设置有限位块，直肋和波纹板之间填充橡胶垫，固定在桥梁翼缘板上部混凝土基座预埋I钢筋上。

进一步，所述入口或出口衔接段包括：大底座板、剪刀撑、组合肋；

所述组合肋焊接在大底座板上，大底座板上预留螺栓孔，最终固定在桥梁翼缘板混凝土基座预埋U钢筋上。

进一步，所述圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统还包括：入口或出口顶部开口；

所述包括开口位置、开口宽度、开口长度。

进一步，所述圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统还包括：开口部位毗邻板件防掀翻装置；

所述开口部位毗邻板件防掀翻装置包括；定位件、螺栓、压槽、底板、T 限位块；

所述定位件的四周安装有所述底板，所述压槽通过所述螺栓安装在所述定位件内部，所述定位件与所述T限位块连接。

本发明的另一目的在于提供一种所述圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统的设计方法，所述圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统的设计方法包括：

第一步，结合运营线路现场实测高速列车在封闭形声屏障或隧道中穿行时产生的列车脉动风分布沿线规律以及圆弧形全封闭声屏障节段风洞试验自然风作用下全封闭的力学相应规律，依据现行设计规范限值要求以及钢结构耐久性要求，确定全封闭声屏障出入口优化指标和目标；

第二步，根据列车穿过声屏障的流场空间，通过计算流体力学方法获得列车通过声屏障入口的瞬时内表面脉动风压分布规律，依据最不利位置的脉动风压衰减量为控制参数，初步确定导流段的尺寸以及圆弧屏障入口处开口尺寸；

第三步，根据声屏障外部流场设置来流条件，以圆弧声屏障入口处外部断面的风致三分力为控制参数，确定导流段中直肋、波纹板、斜撑的尺寸；

第四步，根据毗邻开口位置的结构受力分析确定声屏障隔声板的限位需求，进而得到所述限位装置中定位件的尺寸以及定位螺栓的规格及数量。

进一步，所述圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统的设计方法包括：根据列车穿过声屏障的流场空间，通过计算流体力学方法获得列车通过声屏障入口的瞬时内表面由底处至高处脉动风压分布规律，初步确定导流段的尺寸：长度 L₁、高度H；并依据最不利位置的脉动风压沿线衰减量为控制参数，确定圆弧屏障入口处开口尺寸：开口长度L₂、开口宽度W、开口位置；

所述圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统的设计方法还包括：

(1)利用FLUENT进行CFD仿真分析时，首先采用GAMBIT或ICEM构建流动区域几何形状，设定边界类型以及生成网格；并输出用于FLUENT求解器计算的格式；

(2)利用FLUENT求解器，通过定常分析，采用SIMPLEC算法及计算精度相对较高的SST k-ω湍流模型进行求解计算；声屏障的宽为b、高为h，计算区域尺寸为L1＝10b，L2＝10h，L3＝148m；当

时考虑空气的压缩性，其中f＝V/L_train，V为车速，c为声速，340m/s；Ltrain＝74m，Ltunnel＝740m，

采用动网格法与滑移网格法相结合的方式，首先分别单独建立车辆网格模型和声屏障的网格模型，车辆部分为运动区域，声屏障部分为静止区域，然后两区域之间采用Interface交界面连接，并将运动区域端部的压力远场边界设置为静止区域；当运动区域向前移动时，前方部分压缩网格，后方部分拉伸网格。当拉伸到一定距离后，采用动网格中的Layering(铺层)网格更新方法，更新运动区域两端部的网格；运动区域端部静止区域网格拉伸和压缩单元的长度为1.0m，单元分割因子为0.4，合并因子为0.2；

采用GAMBIT或ICEM构建流动区域几何形状，设定边界类型以及生成网格的具体过程如下：相同情况下，主梁截面的静力风荷载与截面特征尺寸及动压成正比，引入无量纲的静力三分力系数描述具有相同形状截面的共同静风荷载特征；体轴坐标系下的静力三分力系数表示为：

阻力系数

升力系数

扭矩系数

式中，U为来流平均风速；C_H、C_V、C_M分别为体轴坐标系下的阻力系数、升力系数与扭矩系数；B为结构的宽度，弧形宽度为13.0m；D为结构的高度；声屏障与桥梁的尺寸按1/1模型取值；

(3)对计算结果进行后处理。

本发明的另一目的在于提供一种安装有所述圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统的泄压装置。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：当列车高速通过时，安装在全封闭声屏障外部的导流段的设置极大减小了列车通过全封闭声屏障入口时正负风压的压力差，脉动风压从导流段到声屏障内部的变化与不设导流段相比锐减，使得在圆弧声屏障入口处的径向风压作用减小，从而减小了圆弧声屏障入口处的风致振动；以声屏障入口处的脉动风压峰值与自然风作用下的静力三分力系数为评价指标，在对封闭式出入口声屏障进行设置前后，评价指标的变化为表1和表2所示。

表1各工况全封闭声屏障入口处断面的脉动风压分布

表2桥梁与声屏障整体结构的三分力系数

由以上数据可知，本发明通过在圆弧形全封闭声屏障出入口处设置出入口设计满足计算满足沿线脉动风平稳分布的要求，有效降低入口处流场风速系数小并有效降低车体表面静力三分力，本发明采用风洞测试结论与风压现场测试的结果以及计算流体力学计算的方法，验证了计算结果的可靠性以及本设计的优越性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的直肋、波纹板的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的定位件、螺栓的结构示意图；

图1-图3中：1、直肋；2、波纹板；3、斜撑；4、小底座板；5、限位块； 6、橡胶垫；7、大底座板；8、剪刀撑；9、组合肋；10、预埋U钢筋；11、预埋I钢筋；12、定位件；13、螺栓；14、压槽；15、底板；16、T限位块；17、入口或出口导流段；18、入口或出口衔接段；19、入口或出口顶部开口；20、开口部位毗邻板件防掀翻装置。

图4是本发明实施例提供的圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统的设计方法流程图。

图5是本发明实施例提供的脉动风压现场测试图。

图6是本发明实施例提供的风洞试验测试图。

图7是本发明实施例提供的圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统的设计流程图。

图8是本发明实施例提供的声屏障断面计算流体力学CFD模型图。

图9是本发明实施例提供的圆弧声屏障声屏障入口设计前后压力时程示意图。

图10是本发明实施例提供的圆弧形声屏障入口处开口来流风场示意图。

图11是本发明实施例提供的圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统原理图；

图中：(a)全封闭声屏障外部加导流段；(b)封闭声屏障+导流体+顶部开口；(c)三种工况下监控点的压力对比图；(d)三种工况下监控点的压力对比图；(e)三种工况下监控点的压力对比图。

图12是本发明实施例提供的列车整车气动力时程对比图；

图中：a、侧向阻力；b、竖向升力；c、侧翻力矩。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种新型圆弧形全封闭声屏障及设计方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1-图3所示，本发明提供的圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统包括：直肋1、波纹板2、斜撑3、小底座板4、限位块5、橡胶垫6、大底座板7、剪刀撑8、组合肋9、预埋U钢筋10、预埋I钢筋11、定位件12、螺栓13、压槽 14、底板15、T限位块16、入口或出口导流段17、入口或出口衔接段18、入口或出口顶部开口19、开口部位毗邻板件防掀翻装置20。

入口或出口导流段17、入口或出口衔接段18通过螺栓13连接到桥梁翼缘板上部混凝土基座预埋钢筋上。

入口或出口导流段17包括：直肋1、波纹板2、斜撑3、小底座板4，波纹板2内嵌至直肋1中，波纹板2顶部设置有限位块5，直肋1和波纹板2之间填充橡胶垫6，固定在桥梁翼缘板上部混凝土基座预埋I钢筋11上。

入口或出口衔接段18包括：大底座板7、剪刀撑8、组合肋9，所述组合肋9焊接在大底座板7上，大底座板7上预留螺栓13孔，最终固定在桥梁翼缘板混凝土基座预埋U钢筋10上。

入口或出口顶部开口19包括开口位置、开口宽度、开口长度。

开口部位毗邻板件防掀翻装置20包括；定位件12、螺栓13、压槽14、底板15、T限位块16。定位件12的四周安装有底板15，压槽14通过螺栓13安装在定位件12内部，定位件12与T限位块16连接。

如图4所示，本发明提供的圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统的设计方法包括以下步骤：

S101：结合运营线路现场实测高速列车在封闭形声屏障或隧道中穿行时产生的列车脉动风分布沿线规律以及圆弧形全封闭声屏障节段风洞试验自然风作用下全封闭的力学相应规律，依据现行设计规范限值要求以及钢结构耐久性要求，确定全封闭声屏障出入口优化指标和目标；

S102：根据列车穿过声屏障的流场空间，通过计算流体力学方法获得列车通过声屏障入口的瞬时内表面脉动风压分布规律，依据最不利位置的脉动风压衰减量为控制参数，初步确定导流段的尺寸以及圆弧屏障入口处开口尺寸；

S103：根据声屏障外部流场设置来流条件，以圆弧声屏障入口处外部断面的风致三分力为控制参数，确定导流段中直肋、波纹板、斜撑的尺寸；

S104：根据毗邻开口位置的结构受力分析确定声屏障隔声板的限位需求，进而得到所述限位装置中定位件的尺寸(长乘以宽)以及定位螺栓的规格及数量。

下面的结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。

本发明提供的圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统的设计方法使得高速列车脉动风压平稳分布、具有较低静力三分力的圆弧全封闭声屏障开口形式；设置入口或出口导流段17、入口或出口衔接段18、入口或出口顶部开口19、开口部位毗邻板件防掀翻装置20，包括：

(1)圆弧形全封闭声屏障入口或出口导流段17设计；

(2)入口或出口衔接段18设计；

(3)入口或出口顶部开口19设计；

(4)开口部位毗邻板件防掀翻装置20设计；

(5)列车通行时有/无入口设计的圆弧形封闭声屏障的脉动风压分布规律分析；

(6)自然风速来流条件下有/无圆弧形全封闭声屏障出入口设计前后声屏障入口处静力三分力的力学计算。

本发明提供的圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统的设计方法结合运营线路现场实测(图5)高速列车在封闭形声屏障中穿行时产生的列车脉动风分布沿线规律以及圆弧形全封闭声屏障节段风洞试验(图6)自然风作用下全封闭的力学相应规律，依据现行设计规范限值要求以及钢结构耐久性要求，确定全封闭声屏障出入口优化指标和目标。

本发明提供的圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统的设计方法根据列车穿过声屏障的流场空间，通过计算流体力学方法获得列车通过声屏障入口的瞬时内表面由底处至高处脉动风压分布规律，初步确定导流段的尺寸：长度L₁、高度H；并依据最不利位置的脉动风压沿线衰减量为控制参数，确定圆弧屏障入口处开口尺寸：开口长度L₂、开口宽度W、开口位置。

如图7所示，本发明实施例提供的圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统的设计方法具体包括：

(1)利用FLUENT进行CFD仿真分析时，首先采用GAMBIT或ICEM构建流动区域几何形状，设定边界类型以及生成网格；并输出用于FLUENT求解器计算的格式；

(2)利用FLUENT求解器，通过定常分析，采用SIMPLEC算法及计算精度相对较高的SST k-ω湍流模型进行求解计算；

(3)对计算结果进行后处理。

本发明采用大型商用软件FLUENT进行仿真分析，分析中计算区域不仅关系到计算结果的精度，还影响计算效率。为提高计算效率，减少对列车进出全封闭式声屏障时流场的影响，还原真实流场，计算区域尺寸如图8所示。声屏障的宽为b、高为h，计算区域尺寸为L1＝10b，L2＝10h，L3＝148m。当

时需要考虑空气的压缩性，其中f＝V/L_train，V为车速，c为声速(340m/s)。本发明中Ltrain＝74m，Ltunnel＝740m，

故本发明计算模型需考虑空气压缩性，已有研究表明，采用黎曼边界条件(即压力远场边界)可更好的模拟压力波，因此，整个计算区域外边界设置为压力远场边界。湍流模型采用SST k-ω，采用SIMPLE算法求解压力耦合，动量、连续性、湍动能、能量及耗散率等项均采用二阶迎风进行离散。

在FLUENT中，参考系法、滑移网格法和动网格法可以用于模拟车辆的运动，但参考系法是一种定常分析方法，不适用于模拟压力波。滑移网格和动网格均可以用于模拟压力波。由于动网格方法中重生网格需要占用大量的计算时间，计算效率较低，而滑移网格法中移出部分和移入部分Interface交界面存在不重合的问题，多出的部分网格存在一定浪费。因此，本发明采用动网格法与滑移网格法相结合的方式。首先分别单独建立车辆网格模型和声屏障的网格模型，车辆部分为运动区域，声屏障部分为静止区域，然后两区域之间采用Interface 交界面连接，并将运动区域端部的压力远场边界设置为静止区域。当运动区域向前移动时，前方部分压缩网格，后方部分拉伸网格。当拉伸到一定距离后，采用动网格中的Layering(铺层)网格更新方法，更新运动区域两端部的网格。本发明中运动区域端部静止区域网格拉伸和压缩单元的长度为1.0m，单元分割因子为0.4，合并因子为0.2。

由于本发明几何模型仅包括全封闭式声屏障和列车，几何外形较为复杂，流场的形状能够被规则多边形加以拆分，因此采用非结构化网格。计算模型中列车与声屏障表面网格划分如图8所示。

本发明对计算结果进行后处理过程，CFD计算量对比分析了车速为200km/h 时和250km/h设置声屏障出入口前后压力波的变化规律。图9为车速200km/h 距圆弧形声屏障入口断面的压力时程对比。

本发明根据声屏障外部流场设置来流条件，以圆弧声屏障入口处外部断面的风致三分力为控制参数，最终确定导流段中构件L₁×H的尺寸；

1)运用大型商用软件FLUENT进行仿真分析，计算区域的选取如图10所示。该计算区域保证了顺风向的阻塞率不大于5％，满足数值风洞计算要求，且导流段和u、全封闭声屏障长度均取为150m，大于10倍模型高度，降低了边界效应的影响。由于导流段只在单侧设置，三维模型计算区域较大，网格尺寸和类型的选择对网格数量的影响显著，为保证计算精度同时提高计算效率，模型网格划分采用结构化网格。光屏障设置在迎风侧和背风侧两模型的网格划分尺寸和方式均一致，网格数量均为300万。

2)利用FLUENT求解器，通过定常分析，湍流模型采用SST k-ω，采用 SIMPLEC算法求解压力耦合，动量、连续性、湍动能、能量及耗散率等项均采用二阶迎风进行离散。计算模型缩尺比为1/1，风攻角为0°。

3)对计算结果进行后处理。

本发明采用GAMBIT或ICEM构建流动区域几何形状，设定边界类型以及生成网格的具体过程如下：相同情况下，主梁截面的静力风荷载与截面特征尺寸及动压成正比，可引入无量纲的静力三分力系数来描述具有相同形状截面的共同静风荷载特征；体轴坐标系下的静力三分力系数可以表示为：

阻力系数

升力系数

扭矩系数

式中，U为来流平均风速；C_H、C_V、C_M分别为体轴坐标系下的阻力系数、升力系数与扭矩系数；B为结构的宽度，弧形宽度为13.0m；D为结构的高度；声屏障与桥梁的尺寸按1/1模型取值。

本发明为保证计算结果的可靠性，进行无关性验证，具体过程如下：对网格无关性和区域无关性进行了检验，选取合理的网格数量与计算区域，后续所有计算模型均采用相同的计算区域和网格划分方法。

本发明根据毗邻开口位置的结构受力分析确定声屏障隔声板的限位需求，进而得到所述限位装置中定位钢板的尺寸(长乘以宽)以及定位螺栓的规格及数量。本发明通过出入口导流段设置实现高速列车通过全封闭声屏障结构具有较小的脉动风压变变化；同时通过设置顶部开口，增大了车辆断面与声屏障断面的阻塞率，提高了安全性。降低受到的侧向阻力、竖向升力、侧翻力矩均较弧形声屏障内运行时的影响；声屏障背风侧的负压增加，迎风侧的压力有所增加，声屏障顶部的负压有明显减小。

下面结合仿真实验对本发明的技术效果作详细的描述。

图11分别为声屏障无出入口设计；(a)全封闭声屏障外部加导流段；(b) 封闭声屏障+导流体+顶部开口；(c)三种工况下监控点的压力对比图，由图可见，缩小弧形断面内压力波变化规律与原断面一致，但正压峰值增大5.48％，负压峰值增大5.38％。由图10可见，正压最大值出现声屏障无出入口设计断面，此时正压最大值为800.11Pa；负压最大值为-1011.15Pa，出现在声屏障无出入口设计断面。当800.11Pa的正压力作用在宽1m的弧形声屏障内表面上，由于压强垂直表面均布，向上的升力为竖向投影面积与压强的乘积，即向上的升力为 9209.27N，故弧形声屏障在此压力波作用下的最大正升力为9209.27N/m。当1011.15Pa的负压力作用在宽1m的弧形声屏障内表面上，由于压强垂直表面均布，向下的升力为竖向投影面积与压强的乘积，即向下的升力为11638.34N，故弧形声屏障在此压力波作用下的最大负升力为11638.34N/m。

图12为列车经过缩小的原断面和具有本发明出入口设计断面的声屏障时整车受到气动力对比图，由图可知，列车在进出原弧形断面的声屏障时，受到的气动力变化更强烈，且列车的侧向阻力、竖向升力及侧翻力矩较原弧形声屏障内运行时略大。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统，其特征在于，所述圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统设置有：

导流模块；

所述导流模块与圆弧声屏障端部开口采用组合肋焊接在钻孔底座板上，所述组合肋的两侧采用剪刀撑减小受力；

所述圆弧声屏障端部拱顶开口、拱顶开口边缘安装有垂向减振限位装置。

2.如权利要求1所述的圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统，其特征在于，所述导流模块为型钢内插的波纹板。

3.如权利要求1所述的圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统，其特征在于，所述圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统还包括：入口或出口导流段、入口或出口衔接段；

所述入口或出口导流段、入口或出口衔接段通过螺栓连接到桥梁翼缘板上部混凝土基座预埋钢筋上。

4.如权利要求3所述的圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统，其特征在于，所述入口或出口导流段包括：直肋、波纹板、斜撑、小底座板；

波纹板内嵌至直肋中，波纹板顶部设置有限位块，直肋和波纹板之间填充橡胶垫，固定在桥梁翼缘板上部混凝土基座预埋I钢筋上。

5.如权利要求3所述的圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统，其特征在于，所述入口或出口衔接段包括：大底座板、剪刀撑、组合肋；

所述组合肋焊接在大底座板上，大底座板上预留螺栓孔，最终固定在桥梁翼缘板混凝土基座预埋U钢筋上。

6.如权利要求1所述的圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统，其特征在于，所述圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统还包括：入口或出口顶部开口；

所述包括开口位置、开口宽度、开口长度。

7.如权利要求1所述的圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统，其特征在于，所述圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统还包括：开口部位毗邻板件防掀翻装置；

所述开口部位毗邻板件防掀翻装置包括；定位件、螺栓、压槽、底板、T限位块；

所述定位件的四周安装有所述底板，所述压槽通过所述螺栓安装在所述定位件内部，所述定位件与所述T限位块连接。

8.一种如权利要求1所述圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统的设计方法，其特征在于，所述圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统的设计方法包括：

第一步，结合运营线路现场实测高速列车在封闭形声屏障或隧道中穿行时产生的列车脉动风分布沿线规律以及圆弧形全封闭声屏障节段风洞试验自然风作用下全封闭的力学相应规律，依据现行设计规范限值要求以及钢结构耐久性要求，确定全封闭声屏障出入口优化指标和目标；

第二步，根据列车穿过声屏障的流场空间，通过计算流体力学方法获得列车通过声屏障入口的瞬时内表面脉动风压分布规律，依据最不利位置的脉动风压衰减量为控制参数，初步确定导流段的尺寸以及圆弧屏障入口处开口尺寸；

第三步，根据声屏障外部流场设置来流条件，以圆弧声屏障入口处外部断面的风致三分力为控制参数，确定导流段中直肋、波纹板、斜撑的尺寸；

第四步，根据毗邻开口位置的结构受力分析确定声屏障隔声板的限位需求，进而得到所述限位装置中定位件的尺寸以及定位螺栓的规格及数量。

9.如权利要求8所述的圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统的设计方法，其特征在于，所述圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统的设计方法包括：根据列车穿过声屏障的流场空间，通过计算流体力学方法获得列车通过声屏障入口的瞬时内表面由底处至高处脉动风压分布规律，初步确定导流段的尺寸：长度L₁、高度H；并依据最不利位置的脉动风压沿线衰减量为控制参数，确定圆弧屏障入口处开口尺寸：开口长度L₂、开口宽度W、开口位置；

所述圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统的设计方法还包括：

(1)利用FLUENT进行CFD仿真分析时，首先采用GAMBIT或ICEM构建流动区域几何形状，设定边界类型以及生成网格；并输出用于FLUENT求解器计算的格式；

(2)利用FLUENT求解器，通过定常分析，采用SIMPLEC算法及计算精度相对较高的SSTk-ω湍流模型进行求解计算；声屏障的宽为b、高为h，计算区域尺寸为L1＝10b，L2＝10h，L3＝148m；当

时考虑空气的压缩性，其中f＝V/L_train，V为车速，c为声速，340m/s；Ltrain＝74m，Ltunnel＝740m，

采用动网格法与滑移网格法相结合的方式，首先分别单独建立车辆网格模型和声屏障的网格模型，车辆部分为运动区域，声屏障部分为静止区域，然后两区域之间采用Interface交界面连接，并将运动区域端部的压力远场边界设置为静止区域；当运动区域向前移动时，前方部分压缩网格，后方部分拉伸网格；当拉伸到一定距离后，采用动网格中的Layering铺层网格更新方法，更新运动区域两端部的网格；运动区域端部静止区域网格拉伸和压缩单元的长度为1.0m，单元分割因子为0.4，合并因子为0.2；

采用GAMBIT或ICEM构建流动区域几何形状，设定边界类型以及生成网格的具体过程如下：相同情况下，主梁截面的静力风荷载与截面特征尺寸及动压成正比，引入无量纲的静力三分力系数描述具有相同形状截面的共同静风荷载特征；体轴坐标系下的静力三分力系数表示为：

阻力系数

升力系数

扭矩系数

式中，U为来流平均风速；C_H、C_V、C_M分别为体轴坐标系下的阻力系数、升力系数与扭矩系数；B为结构的宽度，弧形宽度为13.0m；D为结构的高度；声屏障与桥梁的尺寸按1/1模型取值；

(3)对计算结果进行后处理。

10.一种安装有权利要求1～7任意一项所述圆弧形全封闭声屏障出入口泄压系统的泄压装置。

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