CN111931268A - 一种大空隙沥青路面降噪功能设计方法 - Google Patents

一种大空隙沥青路面降噪功能设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种大空隙沥青路面降噪功能设计方法，包括：(1)获得大空隙沥青路面的轮胎/路面噪声频谱曲线；(2)选取吸声系数峰值与噪声频谱峰值接近且吸声系数较大的层数、厚度及连通空隙率作为目标设计值；(3)将多组包括路面每层连通空隙率参数和沥青混合料设计参数的参数值输入第一轮胎/路面噪声预估模型，预估降噪值；(4)表面性能评估试样成型；(5)试样表面性能测试；(6)对抗滑性能满足标准的板件，将吸声系数和表面纹理构造指标输入第二轮胎/路面噪声预估模型，评价降噪值并排序；(7)采用最佳参数组合制备混合料，验证路用性能。本发明所述设计方法可实现大空隙沥青混合料优化设计，保证降噪功能与路用性能平衡。

Description

一种大空隙沥青路面降噪功能设计方法
技术领域
本发明属于道路工程领域，具体涉及一种大空隙沥青路面降噪功能设计方法。
背景技术
随着我国人民对人居环境要求的提高，道路交通噪声的影响在我国逐年受到重视，特别是邻近居民区的公路和城市道路建设，以及在公路交竣工验收中，都将环境噪声作为项目竣工验收的重要评价指标。据统计，噪声投诉占了我国环保投诉量的50％以上。目前在我国江苏等省份的高速公路修筑和养护中，已把环境噪声作为重点的指标加以控制。交通噪声正成为现代化发展过程中无法回避的一个重要问题，交通噪声及振动治理也被列入我国交通强国建设的重要纲领。如何妥善解决控制或减缓公路交通噪声排放和污染的问题，是交通行业构建和谐交通的重要内容之一。
过去，在我国的路面结构设计中，降噪作为一种“附属”的功能，未受到单独的重视。随着人居环境要求的提高，高速公路建设中已突显出“降低噪声影响”的重要性，因此在路面的设计期间逐渐需要将降噪性能作为单独的技术指标进行考虑，即通过结构组合、混合料设计、新材料应用等手段进一步优化或提高降噪的效果，使这一种特殊铺筑类型的功能性得到更为全面的发挥，并建立基于降低路面噪声的功能性设计方法。
现有技术中，大空隙沥青路面具有排水、降噪等优点，是一种广泛使用的路面结构。大空隙沥青路面在长期使用后会发生病害，国内外的大空隙沥青路面最为突出的结构性病害形式即为飞散破坏，这种病害的出现会严重影响路面的使用寿命、行车舒适度和安全性，同时也会影响降噪功能。从提高使用寿命的角度看，本领域技术人员希望能提升路面的路面性能，使其具有更好的耐久性，但是路面的功能性和耐久性在一定程度上存在着“此消彼长”的关联，一味地追求耐久性的提升可能会导致路面的降噪性能受到抑制。因此如何通过结构及材料的优化实现降噪沥青路面的降噪性能和耐久性的全面提升和优化，是降噪功能设计需要解决的重要问题。
发明内容
本发明解决的是如何通过结构及材料的优化实现降噪沥青路面的降噪性能和路面性能的全面提升和优化的技术问题，进而提供一种大空隙沥青路面降噪功能设计方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：
一种大空隙沥青路面降噪功能设计方法，包括如下步骤：(1)获得路面的轮胎/路面噪声频谱曲线；(2)吸声系数模型分析：初设多组不同的路面参数，每组路面参数包括大空隙路面层数、每层的厚度以及连通空隙率；建立多孔路面吸声系数理论模型，绘制所述多组不同的路面参数对应的吸声系数频谱曲线，选取吸声系数频谱曲线峰值对应的频率与步骤(1)中的轮胎/路面噪声频谱曲线峰值对应的频率接近，且吸声系数曲线峰值较大的一组路面参数作为目标设计值；(3)混合料设计参数组合选择：将多组包括路面每层的连通空隙率参数和沥青混合料设计参数的参数值分别输入第一轮胎/路面噪声预估模型，预估各组参数的混合料降噪值；其中每层的连通空隙率参数值分别为目标设计值中的连通空隙率值及与所述目标设计值中的连通空隙率值偏差不大于1％的多个连通空隙率值；每层的所述沥青混合料设计参数包括集料最大粒径、粗集料含量、细集料含量、填料含量、油石比中的一个或者多个，根据模型的输出选择多组备选参数组合；(4)表面性能评估试样成型：基于第一轮胎/路面噪声预估模型选择的备选参数组合，配置混合料，并将混合料成型制成板状试件；(5)试样表面性能测试：采用激光纹理扫描的方法，获得板状试件的表面纹理构造深度指标；采用驻波管或声压-质点速度测试方法，测试板状试件吸声系数；采用摆式摩擦仪测试板状试件的抗滑性能；(6)降噪性能预估：对于抗滑性能满足路面设计要求的板件，将吸声系数和表面纹理构造指标输入第二轮胎/路面噪声预估模型，评价不同混合料的降噪值并进行排序，选择降噪值最高的多个参数值组作为备选最佳参数组合；(7)混合料路用性能验证：采用备选最佳参数组合中对应降噪值最高的一组，制备混合料，验证混合料的路用性能；如混合料能够满足路用性能要求，则明确所述备选最佳参数组合为最佳参数值组合；如不能满足路用性能要求，则对其余所述备选参数值组合根据第二轮胎/路面噪声预估模型输出的降噪值按降序依次进行混合料路用性能验证，直至找到能够满足路用性能要求的一组参数值组为最佳参数值组合；如所有备选组合均不能满足路用性能要求，则返回步骤(2)，重新选取新的目标设计值。
步骤(7)中，根据混合料类型，采用相关国标或行业标准方法验证混合料路用性能。
步骤(1)中，对于沥青路面的养护或改建工程，采用近距法对待养护或改建路面进行检测，获得路面的轮胎/路面噪声频谱曲线；近距法检测时使用的检测车辆的速度为20km/h-140km/h，检测过程中检测车辆匀速行驶。
近距法采集噪声信号时使用的检测车辆的轮胎为标准轮胎，或指定的一种或几种轮胎。
步骤(1)中，对于新建工程，使用已有的SMA或AC路面的轮胎/路面噪声频谱曲线。
步骤(2)中初设的连通空隙率值的范围为5％-25％。
步骤(2)中选取目标设计值时，选取的路面参数的吸声系数频谱曲线峰值对应的频率与步骤(1)中的轮胎/路面噪声频谱曲线峰值对应的频率的偏差不超过15％；且吸声系数曲线峰值与所述轮胎/路面噪声频谱曲线峰值的偏差不超过10％；将选取的路面参数按照吸声系数曲线峰值的降序进行排序；第一次选取目标设计值时，将吸声系数曲线峰值最大的一组路面参数作为目标设计值；步骤(6)中需要返回步骤(2)，重新选取新的目标设计值时，选取排在上一目标设计值后一序位的一组路面参数作为新的目标设计值。
所述第一轮胎/路面噪声预估模型和第二胎/路面噪声预估模型均是基于测试实验数据，通过深度学习算法建立；其中第一轮胎/路面噪声预估模型的输入为路面每层的连通空隙率参数和沥青混合料设计参数的参数值；所述第二胎/路面噪声预估模型的输入为路面吸声系数和表面纹理构造指标；两个模型的输出均为近距噪声A或B或C计权的等效声压级，单位以分贝表示。
所述表面纹理构造指标包括：平均构造深度、平均剖面深度、估计构造深度、均方根高度、包络轮廓构造深度、构造深度等级波长谱、3D构造体积与深度比值。
步骤(3)中，将多组包括每层连通空隙率参数和沥青混合料设计参数的参数值输入第一轮胎/路面噪声预估模型，其中每层连通空隙率参数分别为目标设计值中的该层连通空隙率值及与该层连通空隙率值偏差为+0.5％、-0.5％、+1％、-1％的4个连通空隙率值；步骤(3)中的所述备选参数组合为三组。
本发明步骤(1)中，对于沥青路面养护或改建工程，采用近距法(CPX)检测待养护或改建的路面，获得轮胎/路面噪声频谱曲线；对于新建工程，则可省略此步骤，使用已有SMA(沥青玛蹄脂碎石混合料)路面或AC(沥青混合料)路面的轮胎/路面噪声频谱曲线。以这两种方式获得的噪声频谱曲线峰值作为设计路面的目标峰值，可较大程度上接近新设计路面的实际峰值，从而保证设计路面的降噪效果。
本发明步骤(2)中，初设多组不同的路面参数，每组路面参数包括大空隙路面层数、每层的厚度以及连通空隙率；建立多孔路面吸声系数理论模型，绘制所述多组不同的路面参数对应的吸声系数频谱曲线，建立多孔路面吸声系数理论模型，关于吸声系数理论模型的建立方法，现有技术中在论文《Investigation and Modeling of Sound AbsorptionProperties of Thin Layer Wearing Course》(M.Li,B.Xu,D.Cao,Y.Fan,S.Ping；Journalof Testing and Evaluation 46,no.1(2017):46-54)和《Modeling and Optimization ofTwo-Layer Porous Asphalt Roads》(A.Kuijpers,G.Van Blokland；Internoise2000,Nice,France,2000.)中均有记载。
本发明中的大空隙沥青路面降噪功能设计方法，基于与轮胎/路面噪声相关性较强的吸声系数和表面纹理构造两类参数，通过理论分析、模型模拟、试验验证等手段，实现针对降低轮胎/路面噪声的大空隙沥青混合料优化设计，保证降噪功能与路用性能的平衡，提供了一种兼顾降噪与路面性能的路面设计方法。通过大空隙路面降噪功能的设计，可有效地降低高速公路沿线噪声污染，提高人居环境水平。
为了使本发明所述的大空隙沥青路面降噪功能设计方法的技术方案更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1
以2018年的江苏沿海高速公路(G15)薄层低噪声路面为例，说明本发明的设计方法，本实施例中的设计方式可用于对该路面进行大修和改造。
主要步骤如下：
(1)近距法轮胎/路面噪声检测：该项目为养护工程，原路面为SMA-13路面结构。采用近距法(CPX)检测原路面的轮胎/路面噪声，获得100km/h行驶速度下的轮胎/路面噪声A计权等效声压级谱线。具体为其中小客车轮胎噪声峰值位于1250Hz，卡车轮胎噪声峰值位于600Hz。
(2)吸声系数模型分析：初设多组不同的路面参数，每组路面参数包括大空隙路面层数、每层的厚度以及连通空隙率，其中，对于公路工程，本实施例中层数的范围设置为1～2层；当路面设置为两层时，上层厚度范围为20mm～50mm，下层厚度范围为30mm～80mm。因预防养护需求，当大空隙路面层数设置为1层，即单层结构时，本实施例优选吸声层大空隙路面层的初设厚度不大于30mm。同样作为优选的实施方式，本实施例中初设的每层的连通空隙率值的范围为5％-25％。
建立多孔路面吸声系数理论模型，绘制所述多组不同的路面参数对应的吸声系数频谱曲线，所述吸声系数频谱曲线的横坐标为频率，纵坐标为吸声系数。本实施例中采用的路面吸声系数预测模型如下：
当层数设置为1，即大空隙路面层数是单层时，吸声系数可根据反射系数通过下式推导得出：
α＝1-|Rp|2 (1)
其中多空表面对平面波的反射系数Rp可表示为：
Figure BDA0002562516080000061
其中
Figure BDA0002562516080000062
式中：
Figure BDA0002562516080000063
–声波的掠射角，在本实施例中取90°，即认为声波从垂直于路表的方向入射；
k0–2πf/c0，其中f为频率；c0为空气中的声速，即343.2m/s。
对于厚度为h且具有密实底层的大空隙表面，由下式得到表面阻抗Zn：
Zn＝Zccoth(-ikh) (4)
上述公式(3)中，i为1，k为某一频率f下的复合波数。
某一频率f下的复合波数k和特性声阻抗Zc通过以下关系式确定：
Zc＝[ρg(ω) Kg(ω)]1/2 (5)
k＝ω[ρg(ω)/Kg(ω)]1/2 (6)
式中，ρg是动态密度，Kg是体积弹性模量，ω是角频率。
ρg和Kg表达式为：
Figure BDA0002562516080000064
Figure BDA0002562516080000071
Figure BDA0002562516080000072
Figure BDA0002562516080000073
其中
Rs–流阻率，Pa·s/m2；
q2–孔隙结构迂曲度；
流阻Rs基于已有数据库按经验值输入；孔隙结构迂曲度q2可按已有数据库按经验值输入，或按q2＝Ω-0.6估算。
Npr–普朗特数，无量纲；定义为动量扩散系数(运动粘度)与热扩散系数的比例，取值为0.71。
ρ0–空气密度，1.225kg/m3；
p0–环境大气压力，100kPa；
Ω–路面连通空隙率，％。
当路面为双层时，采用的双层大空隙路面吸声系数预测模型采用多层传递计算方法，如下所示：
α＝1-|RP|2＝1-|R1|2 (11)
Figure BDA0002562516080000074
Figure BDA0002562516080000075
Figure BDA0002562516080000076
Figure BDA0002562516080000077
Figure BDA0002562516080000081
G2＝0 (17)
其中
i–上层为第1层，i值取1，下层为第2层，i取2；
h1、h2–上层，下层大空隙结构层的厚度；
R1-上层路面表面对平面波的反射系数；
Ri-第i层路面表面对平面波的反射系数；
Figure BDA0002562516080000082
–声波在第i层的掠射角，在本实施例中取90°，即认为声波从垂直于路表的方向入射；
k0–2πf/c0，其中f为频率；c0为空气中的声速，即343.2m/s。
Zci–第i层路面在某一频率f下的特性声阻抗，其计算方式参见公式(5)、(7)、(8)、(9)、(10)；
Z0–空气的声阻抗，ρ0·c0；
ki–第i层路面在某一频率f下的复合波数，其计算方式见公式(6)-(10)；
Gi、Fi为传递系数。
选取吸声系数频谱曲线峰值对应的频率与步骤(1)中的轮胎/路面噪声频谱曲线峰值对应的频率的偏差不超过15％；且吸声系数曲线峰值与所述轮胎/路面噪声频谱曲线峰值的偏差不超过10％的路面参数；将选取的路面参数按照吸声系数曲线峰值的降序进行排序；将吸声系数曲线峰值最大的一组路面参数作为目标设计值；本实施例中选择的路面层数为1层，厚度为25mm，连通空隙率为18.5％。
(3)混合料设计参数组合选择：将多组包括路面每层的连通空隙率参数和沥青混合料设计参数的参数值分别输入第一轮胎/路面噪声预估模型，预估各组参数的混合料降噪值；其中每层的连通空隙率参数分别为目标设计值中的连通空隙率及与所述目标设计值中的连通空隙率偏差不大于1％的多个连通空隙率值；每层的所述沥青混合料设计参数包括集料最大粒径、粗集料含量、细集料含量、填料含量、油石比中的一个或者多个，根据模型的输出选择多组备选参数组合；其中所述沥青混合料设计参数根据沥青混合料相关规范规定的范围进行选择，本实施例中所述沥青混合料设计参数在进行选择时，参考《排水沥青路面设计与施工技术规范》(JTG/T 3350-03-2020)，最大粒径为10mm混合料PA-10的级配范围如表1所示。
表1大空隙混合料级配范围
Figure BDA0002562516080000091
每层的连通空隙率参数则分别为目标设计值中的该层连通空隙率值及与该层连通空隙率值偏差为+0.5％、-0.5％、+1％、-1％的4个连通空隙率值。本实施例选择的4组备选参数组合如表2所示。
表2混合料参数组合选择
Figure BDA0002562516080000092
(4)表面性能评估试样成型：基于降噪性能预估模型选择的备选参数组合，制备混合料，成型板状试件，板件长度700mm，宽度500mm。
(5)试样表面性能测试：采用驻波管法，测试板件吸声系数；采用激光扫描的方法测试板件表面纹理构造指标；采用摆式摩擦仪测试板件抗滑性能。主要参数指标如表3所示。
表3参数测试值及降噪效果预估
Figure BDA0002562516080000101
(6)降噪性能预估：以上板件组合1抗滑性能不满足要求。将其它组合吸声系数和表面纹理构造指标输入第二轮胎/路面噪声预估模型，评价不同混合料降噪值并进行排序。如表3所示。由表3可知，选择组合2作为备选最佳参数组合。
本实施例中所述第一轮胎/路面噪声预估模型和第二胎/路面噪声预估模型均是基于测试实验数据，通过深度学习算法建立；其中第一轮胎/路面噪声预估模型的输入为路面每层的连通空隙率参数和沥青混合料设计参数的参数值；所述第二胎/路面噪声预估模型的输入为路面吸声系数和表面纹理构造指标；所述表面纹理构造指标包括：平均构造深度、平均剖面深度、估计构造深度、均方根高度、包络轮廓构造深度、构造深度等级波长谱、3D构造体积与深度比值。两个模型的输出均为近距噪声A或B或C计权的等效声压级，单位以分贝表示。
(7)混合料路用性能验证：采用参数组合2，制备混合料，根据混合料设计标准验证混合料路用性能。结果表明混合料肯塔堡飞散指标为16.7％，而设计要求中的混合料肯塔堡飞散指标应不大于15％，所以这一指标不满足设计要求。重新采用参数组合3，制备混合料，根据混合料设计标准验证混合料路用性能。结果表明混合料能够满足路用性能规范要求。因此根据此参数组合进行混合料生产配合比设计和验证。
实施例2
本实施例以江苏盐靖高速公路(G1515)大空隙低噪声沥青路面为例，说明本发明所述的大空隙沥青路面降噪功能设计方法。
本实施例中的所述的大空隙沥青路面降噪功能设计方法包括以下步骤：
(1)近距法轮胎/路面噪声检测：该项目为养护工程，原路面为SMA-13路面结构。采用近距法(CPX)检测江苏盐靖高速公路(G1515)的轮胎/路面噪声，获得轮胎/路面噪声频谱曲线，具体为轮胎/路面噪声A计权等效声压级谱线。近距法检测时使用的检测车辆的速度为100km/h，检测过程中检测车辆匀速行驶。其中第二车道小客车轮胎噪声峰值位于1100Hz，卡车轮胎噪声峰值位于650Hz。
(2)吸声系数模型分析：
初设多组不同的路面参数，每组路面参数包括大空隙路面层数、每层的厚度以及连通空隙率，其中，对于公路工程，本实施例中层数的范围设置为1～2层；当路面设置为两层时，上层厚度范围为20mm～50mm，下层厚度范围为30mm～80mm。当采用单层结构时，本实施例优选吸声层大空隙路面层的初设厚度不大于30mm。同样作为优选的实施方式，本实施例中初设的每层的连通空隙率值的范围为5％-25％。
建立多孔路面吸声系数理论模型，模型同实施例1，绘制所述多组不同的路面参数对应的吸声系数频谱曲线。
选取吸声系数频谱曲线峰值对应的频率与步骤(1)中的轮胎/路面噪声频谱曲线峰值对应的频率的偏差不超过15％；且吸声系数曲线峰值与所述轮胎/路面噪声频谱曲线峰值的偏差不超过10％的路面参数；将选取的路面参数按照吸声系数曲线峰值的降序进行排序；将吸声系数曲线峰值最大的一组路面参数作为目标设计值；本实施例中吸声系数曲线峰值最大的一组路面参数中的路面层数为2层，2层厚度由上向下分别为2.5cm和4.5cm，2层路面的连通空隙率均为17.5％。
(3)混合料设计参数组合选择：将多组包括路面每层的连通空隙率参数和沥青混合料设计参数的参数值分别输入第一轮胎/路面噪声预估模型，预估各组参数的混合料降噪值；其中每层的连通空隙率参数分别为目标设计值中的连通空隙率及与所述目标设计值中的连通空隙率偏差不大于1％的多个连通空隙率值；每层的所述沥青混合料设计参数包括集料最大粒径、粗集料含量、细集料含量、填料含量、油石比中的一个或者多个，根据模型的输出选择3组备选参数组合；其中所述沥青混合料设计参数根据沥青混合料相关规范规定的范围进行选择，本实施例中所述沥青混合料设计参数在进行选择时，参考《排水沥青路面设计与施工技术规范》(JTG/T 3350-03-2020)，最大粒径为10mm和13mm的混合料PA-10和PA-13的级配范围如表1所示。
本实施例中每层连通空隙率参数则分别为目标设计值中的该层连通空隙率值及与该层连通空隙率值偏差为+0.5％、-0.5％、+1％、-1％的4个连通空隙率值。本实施例选择的3组备选参数组合如表4所示。
表4混合料参数组合选择
Figure BDA0002562516080000121
(4)表面性能评估试样成型：基于降噪性能预估模型选择的3组备选参数组合，制备混合料，成型板状试件，板件长度700mm，宽度500mm。
(5)试样表面性能测试：采用声压(P)-质点速度(U)测试方法，测试板件吸声系数；采用激光扫描的方法测试板件表面纹理构造指标；采用摆式摩擦仪测试板件抗滑性能。主要参数指标如表5所示。
表5参数测试值及降噪效果预估
Figure BDA0002562516080000122
(6)降噪性能预估：以上板件抗滑性能均满足要求。将吸声系数和表面纹理构造指标输入第二轮胎/路面噪声预估模型，评价不同混合料降噪值并进行排序。结果如表5所示。由表5可知，选择组合1作为备选最佳参数组合。
本实施例中所述第一轮胎/路面噪声预估模型和第二胎/路面噪声预估模型的建立方法同实施例1。
(7)混合料路用性能验证：采用参数组合1，制备混合料，根据混合料设计标准验证混合料路用性能。结果表明混合料能够满足路用性能规范要求。因此根据此参数组合进行混合料生产配合比设计和验证。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims (10)

1.一种大空隙沥青路面降噪功能设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)获得沥青路面的轮胎/路面噪声频谱曲线；
(2)吸声系数模型分析：初设多组不同的路面参数，每组路面参数包括大空隙路面层数、每层的厚度以及连通空隙率；建立多孔路面吸声系数理论模型，绘制所述多组不同的路面参数对应的吸声系数频谱曲线，选取吸声系数频谱曲线峰值对应的频率与步骤(1)中的轮胎/路面噪声频谱曲线峰值对应的频率接近，且吸声系数曲线峰值较大的一组路面参数作为目标设计值；
(3)混合料设计参数组合选择：将多组包括路面每层的连通空隙率参数和沥青混合料设计参数的参数值分别输入第一轮胎/路面噪声预估模型，预估各组参数的混合料降噪值；其中每层的连通空隙率参数值分别为目标设计值中的连通空隙率值及与所述目标设计值中的连通空隙率值偏差不大于1％的多个连通空隙率值；每层的所述沥青混合料设计参数包括集料最大粒径、粗集料含量、细集料含量、填料含量、油石比中的一个或者多个，根据模型的输出选择多组备选参数组合；
(4)表面性能评估试样成型：基于第一轮胎/路面噪声预估模型选择的备选参数组合，配置混合料，并将混合料成型制成板状试件；
(5)试样表面性能测试：采用激光纹理扫描的方法，获得板状试件的表面纹理构造深度指标；采用驻波管或声压-质点速度测试方法，测试板状试件吸声系数；采用摆式摩擦仪测试板状试件的抗滑性能；
(6)降噪性能预估：对于抗滑性能满足路面设计要求的板件，将吸声系数和表面纹理构造指标输入第二轮胎/路面噪声预估模型，评价不同混合料的降噪值并进行排序，选择降噪值最高的多个参数值组作为备选最佳参数组合；
(7)混合料路用性能验证：采用备选最佳参数组合中对应降噪值最高的一组，制备混合料，验证混合料的路用性能；如混合料能够满足路用性能要求，则明确所述备选最佳参数组合为最佳参数值组合；如不能满足路用性能要求，则对其余所述备选参数值组合根据第二轮胎/路面噪声预估模型输出的降噪值按降序依次进行混合料路用性能验证，直至找到能够满足路用性能要求的一组参数值组为最佳参数值组合；如所有备选组合均不能满足路用性能要求，则返回步骤(2)，重新选取新的目标设计值。
2.根据权利要求1所述的大空隙沥青路面降噪功能设计方法，其特征在于，步骤(7)中，根据混合料类型，采用相关国标或行业标准方法验证混合料路用性能。
3.根据权利要求2所述的大空隙沥青路面降噪功能设计方法，其特征在于，步骤(1)中，对于沥青路面的养护或改建工程，采用近距法对待养护或改建路面进行检测，获得路面的轮胎/路面噪声频谱曲线；近距法检测时使用的检测车辆的速度为20km/h-140km/h，检测过程中检测车辆匀速行驶。
4.根据权利要求3所述的大空隙沥青路面降噪功能设计方法，其特征在于，近距法采集噪声信号时使用的检测车辆的轮胎为标准轮胎，或指定的一种或几种轮胎。
5.根据权利要求2所述的大空隙沥青路面降噪功能设计方法，其特征在于，步骤(1)中，对于新建工程，使用已有的SMA或AC路面的轮胎/路面噪声频谱曲线。
6.根据权利要求1-5任一所述的大空隙沥青路面降噪功能设计方法，其特征在于，其特征在于，步骤(2)中初设的连通空隙率值的范围为5％-25％。
7.根据权利要求6所述的大空隙沥青路面降噪功能设计方法，其特征在于，步骤(2)中选取目标设计值时，选取的路面参数的吸声系数频谱曲线峰值对应的频率与步骤(1)中的轮胎/路面噪声频谱曲线峰值对应的频率的偏差不超过15％；且吸声系数曲线峰值与所述轮胎/路面噪声频谱曲线峰值的偏差不超过10％；将选取的路面参数按照吸声系数曲线峰值的降序进行排序；第一次选取目标设计值时，将吸声系数曲线峰值最大的一组路面参数作为目标设计值；步骤(6)中需要返回步骤(2)，重新选取新的目标设计值时，选取排在上一目标设计值后一序位的一组路面参数作为新的目标设计值。
8.根据权利要求4所述的大空隙沥青路面降噪功能设计方法，其特征在于，所述第一轮胎/路面噪声预估模型和第二胎/路面噪声预估模型均是基于测试实验数据，通过深度学习算法建立；其中第一轮胎/路面噪声预估模型的输入为路面每层的连通空隙率参数和沥青混合料设计参数的参数值；所述第二胎/路面噪声预估模型的输入为路面吸声系数和表面纹理构造指标；两个模型的输出均为近距噪声A或B或C计权的等效声压级，单位以分贝表示。
9.根据权利要求8所述的大空隙沥青路面降噪功能设计方法，其特征在于，所述表面纹理构造指标包括：平均构造深度、平均剖面深度、估计构造深度、均方根高度、包络轮廓构造深度、构造深度等级波长谱、3D构造体积与深度比值。
10.根据权利要求1-9中任一所述的大空隙沥青路面降噪功能设计方法，其特征在于，步骤(3)中，将多组包括每层连通空隙率参数和沥青混合料设计参数的参数值输入第一轮胎/路面噪声预估模型，其中每层连通空隙率参数分别为目标设计值中的该层连通空隙率值及与该层连通空隙率值偏差为+0.5％、-0.5％、+1％、-1％的4个连通空隙率值；步骤(3)中的所述备选参数组合为三组。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116659941A (zh) * 2023-07-28 2023-08-29 北京建工环境修复股份有限公司 力学超材料的设计方法、力学超材料、土壤取样机及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102967655A (zh) * 2012-12-07 2013-03-13 东南大学 基于空隙形态参数测试的沥青路面吸声系数预估方法
US20170067211A1 (en) * 2016-07-08 2017-03-09 ShanDong Dashan Road&Bridge Engineering CO.,Ltd. Low-noise anti-skid road surface processing method
CN108489599A (zh) * 2018-02-09 2018-09-04 四川科路泰交通科技有限公司 一种排水沥青路面的噪声测试方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102967655A (zh) * 2012-12-07 2013-03-13 东南大学 基于空隙形态参数测试的沥青路面吸声系数预估方法
US20170067211A1 (en) * 2016-07-08 2017-03-09 ShanDong Dashan Road&Bridge Engineering CO.,Ltd. Low-noise anti-skid road surface processing method
CN108489599A (zh) * 2018-02-09 2018-09-04 四川科路泰交通科技有限公司 一种排水沥青路面的噪声测试方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
丁庆军等: "透水型沥青路面材料的降噪性能", 《长安大学学报(自然科学版)》 *
吴文彪等: "双层多空隙沥青混凝土路面降噪性能研究", 《公路》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116659941A (zh) * 2023-07-28 2023-08-29 北京建工环境修复股份有限公司 力学超材料的设计方法、力学超材料、土壤取样机及装置
CN116659941B (zh) * 2023-07-28 2023-09-29 北京建工环境修复股份有限公司 力学超材料的设计方法、力学超材料、土壤取样机及装置

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