CN113914238B - 一种用于高速路的高效吸声降噪屏障 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于高速路的高效吸声降噪屏障，包括屏障墙和支撑机构，屏障墙后倾式地固定于公路两侧，所述屏障墙可将噪声向路内侧的斜上方反射；支撑机构支撑所述屏障墙，所述支撑机构包括多根交叉式组装的支撑杆，所述支撑杆在所述屏障墙上的支撑点呈多边形分布。本发明可有效地对公路噪声吸声降噪，且防风性能好。

Description

一种用于高速路的高效吸声降噪屏障

技术领域

本发明属于声学屏障技术领域，具体涉及一种用于高速路的高效吸声降噪屏障。

背景技术

公路声屏障是用于高速公路、高架桥等声学环境噪声管理的降噪产品。公路声屏障主要由钢结构立柱和吸隔声屏板两部分组成，立柱是声屏障的受力构件，它经过螺栓或焊接固定在公路边的预埋钢板上；吸隔声板是隔声吸声构件，它固定在立柱上，构成公路声屏障。

现有的公路声屏障通常是直立安装的，也有部分屏障墙顶部安装向路侧弯折的挡檐用来阻挡声波绕过屏障墙，如图1所示，该结构在CN206467583U、CN206467583U等专利中也都有体现。然而声波在相对的平行屏障之间进行反复反射，或者反射的声波直接传播至公路对侧，使降噪效果降低；其中一部分反射声波还会绕过对侧屏障顶部而出现衍射，一部分反射声波穿过对侧的屏障继续传播，因此吸声降噪效果还有很大的改进空间。

再例如公开号为CN111636319A的专利申请公开了一种高速铁路蜂巢降噪消声板，在高速铁路两侧相邻的两根H钢立柱槽口之间，从下至上分别插装数块高速铁路蜂巢降噪消声板，整体构成降噪消平面，数块高速铁路蜂巢降噪消声板的正面板和背面板上固定的单管密封胶条分别与H钢立柱的翼板接触，启到密封和减震作用；高速铁路运行时产生的噪声冲击正面板，正面板安装若干吸声反射杯对声波进行吸收、反射，与后续声波进行对冲中和，实现降低噪声；吸声材料，对透过正面板部分噪声进行吸收，消耗声波能，再次进行降噪；背面板圆凹槽Ⅰ对穿透过来的声波再次进行漫反射，吸音材料再次对噪声声波进行吸收消耗，再次起到降低噪声的功用。该消声板主要通过吸声反射杯和消声材料进行降噪，没有有效地解决噪声在平行屏障间的反射、衍射问题。

由于公路声屏障是直立安装的，公路声屏障面积较大，因此还需考虑防风问题，例如公告号为CN207793918U的专利公开了用于高速公路的降噪机构，设置于高速公路边缘，包括吸声板和固定锚，固定锚固定在高速公路边缘内，固定锚上端连接设有支撑杆，吸声板的底部与支撑杆的上端相连，吸声板的前端设有挡板，挡板呈凹陷的半圆形，吸声板内设有吸声管，吸声管与挡板的凹陷处相连通；通过固定锚和支撑杆的共同作用，对吸声板起到固定作用，防止吸声板由于风过大而被吹到或是被高速公路上汽车行驶所产生的气流带倒而造成其他影响，通过吸声板上的挡板和吸声板内的吸声管共同作用以降低噪音从而达到降噪的目的。然而该结构通过固定锚将吸声板竖直地固定于路基上，防风性能有限，无法应对强风天气。

因此急需一种可有效地改善公路噪声且防风性能好的高效吸声降噪屏障。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于高速路的高效吸声降噪屏障以解决上述技术问题。

一种用于高速路的高效吸声降噪屏障，包括：

屏障墙，后倾式地固定于公路两侧，所述屏障墙可将噪声向路内侧的斜上方反射；

支撑机构，用于支撑所述屏障墙，所述支撑机构包括多根交叉式组装的支撑杆，所述支撑杆在所述屏障墙上的支撑点呈多边形分布。

优选的，三根所述支撑杆互相插接，所述支撑杆的插接点远离支撑杆的端部。

优选的，任意两根支撑杆之间的插接角为外扩的钝角。

优选的，所述支撑杆上设有卡槽，所述卡槽沿支撑杆的厚度方向贯穿支撑杆、并且由支撑杆的侧边向中部延伸，所述卡槽与所述支撑杆的长度方向的夹角为锐角，所述卡槽的槽壁相对于所述支撑杆的上表面倾斜设置；所述支撑杆包括第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆，第一支撑杆插入第二支撑杆的卡槽内、第二支撑杆插入第三支撑杆的卡槽内，第三支撑杆插入第一支撑杆的卡槽内。

进一步的，所述屏障墙的墙体内设有横隔板，多个振齿的根部固定于所述横隔板上，所述振齿的尾部悬空且与对侧的横隔板之间留有齿隙；相邻的所述振齿之间形成吸声腔，声波通过所述齿隙后进入所述吸声腔内撞击、摩擦所述振齿，使所述振齿振动而吸声。

优选的，所述振齿沿屏障墙的厚度方向排列，所述振齿两两组合成为振齿组，所述振齿组内的两个振齿分别固定于相对的两个横隔板上，使所述齿隙形成S形排布。

优选的，所述振齿的尾部设有内凹的齿尖缺口，同一组振齿组的齿尖缺口相向设置。

优选的，相邻的两组所述振齿组的齿隙朝向相反，并且相邻的两组所述振齿组的间隙宽度小于所述吸声腔的宽度。

优选的，所述屏障墙的近路侧墙体上阵列有吸声孔，所述吸声孔连通所述齿隙；所述横隔板上还设有多个纵隔板，所述纵隔板分隔所述横隔板上的吸声腔。

优选的，所述近路侧墙体上设有多排内凹的扩散槽。

本发明的有益效果是：

常规的屏障墙是直立安装的，公路两侧的屏障墙互相平行，本发明克服了技术偏见，将屏障墙后倾式地固定于公路两侧，屏障墙可将噪声向路内侧的斜上方反射，使声波向公路上方传播和衰减，避免反射声波绕过路对侧的屏障墙后传播至路对侧，提高了降噪效率。

本发明后倾式的屏障墙与支撑机构配合，整体上形成三角形稳定支撑结构，增强了屏障墙的防风效果，适用于平原、沿海、沿江等强风地区。

本发明的支撑机构用于支撑屏障墙，支撑机构包括多根交叉式组装的支撑杆，支撑杆在屏障墙上的支撑点呈多边形分布，本发明的交叉式支撑杆相对于单独式组装结构而言，一方面在屏障墙上的支撑点呈多边形分布，对屏障墙的支撑稳定性高，另一方面，支撑杆交叉式组装，提高了支撑杆自身的抗风性能。支撑杆之间插接式组装，便于灵活地拆卸，并且连接强度可靠。

本发明的屏障墙内设置振齿，振齿的尾部悬空且设有齿隙，振齿之间设有吸声腔，声波从齿隙进入吸声腔内，撞击、摩擦振齿，使振齿高频振动，将声能转化为动能和热能，实现吸声降噪。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有的一种屏障墙侧视示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明的支撑杆的局部主视结构示意图；

图4是本发明的支撑机构插接示意图；

图5是本发明的屏障墙的纵剖结构示意图；

图6是本发明的屏障墙的局部主视结构示意图。

图中标记为：1.屏障墙；2.支撑机构；3.支撑杆；4.卡槽；5.第一支撑杆；6.第二支撑杆；7.第三支撑杆；8.墙体；9.横隔板；10.振齿；11.齿隙；12.吸声腔；13.齿尖缺口；14.吸声孔；15.纵隔板；16.扩散槽；17.地面基座。

具体实施方式

如图2至图6所示，一种用于高速路的高效吸声降噪屏障，包括屏障墙1和支撑机构2。

请参考图2，屏障墙1后倾式地固定于公路两侧，屏障墙1可将噪声向路内侧的斜上方反射，声能在路上空间中传播和衰减，避免声波在路两侧的平行屏障墙之间反复反射、衍射和透射，提高了屏障墙的隔音降噪性能。

支撑机构2用于支撑屏障墙1。后倾式的屏障墙1与支撑机构2配合，整体上形成三角形稳定支撑结构，增强了屏障墙的防风效果。

支撑机构2包括多根交叉式组装的支撑杆3，支撑杆3在屏障墙1上的支撑点呈多边形分布。

三根支撑杆3互相插接，插接的方式保证了支撑杆3自身的抗风强度，支撑杆3的插接点远离支撑杆3的端部，使支撑杆3在屏障墙1上的支撑点呈三角形分布，即支撑点形成一个面，其相较于直线形的支撑点分布，能更可靠地支撑屏障墙。

具体地，请参考图3和图4，任意两根支撑杆3之间的插接角a为外扩的钝角。支撑杆3上设有卡槽4，卡槽4沿支撑杆3的厚度方向贯穿支撑杆3、并且由支撑杆3的侧边向中部延伸，卡槽4与支撑杆3的长度方向的夹角b为锐角，卡槽4的槽壁相对于支撑杆3的上表面倾斜设置；支撑杆3包括第一支撑杆5、第二支撑杆6和第三支撑杆7，装配时，将第一支撑杆5倾斜地插入第二支撑杆6的卡槽内，将第二支撑杆6倾斜地插入第三支撑杆7的卡槽内，将第三支撑杆7倾斜地插入第一支撑杆5的卡槽内，然后将各个支撑杆的两端分别螺接于屏障墙1和地面基座17上，该装配方式取代焊接或者绑扎式连接，可灵活地拆卸支撑杆，并且各个支撑杆之间形成互锁结构，连接强度高。

进一步的，请参考图5，屏障墙1的墙体8内设有横隔板9，横隔板9上设有振齿10，横隔板9可拆卸地安装于墙体8内，例如采用插接的方式，在内外两侧的墙体8上设置槽体，将横隔板9插入槽体内。

多个振齿10的根部固定于横隔板9上，振齿10可以与横隔板9一体成型。振齿10的尾部悬空，且与其对侧的横隔板9之间留有齿隙11，齿隙11的宽度约1～5mm；相邻的振齿10之间形成吸声腔12，声波通过齿隙11后进入吸声腔12内，撞击、摩擦振齿10，使振齿10振动，将声能转换为动能和热能而吸声。

多个振齿10沿屏障墙1的厚度方向排列，振齿10两两组合成为振齿组，同一组振齿组内的两个振齿分别固定于相对的两个横隔板9上，使齿隙11形成S形排布，从而引导声波沿着齿隙11进入吸声腔12内弯绕后撞击振齿10，再沿下一个齿隙11传播走，而不是沿直线传播，提高了对声能的吸收效率。

振齿10的尾部设有内凹的齿尖缺口13，同一组振齿组的齿尖缺口13相向设置，齿尖缺口13一方面增加了吸声腔12的容积，另一方面，减薄的齿尖部分提高了振齿10尾部的震动频率和振幅，将更多的声能转换为动能。

在两个横隔板9之间的、相邻的两组振齿组的齿隙11朝向相反，因此，声波可以顺利地在两组振齿组之间传播，进行多级吸声，增强吸声降噪性能。相邻的两组振齿组的间隙宽度C小于吸声腔12的宽度，该间隙宽度C仅用于为振齿10提供左右振动的空间，大部分声波经过该间隙后进入下一个吸声腔中。

请参考图5和图6，屏障墙1的近路侧墙体上阵列有多排吸声孔14，吸声孔14连通齿隙11，噪声由吸声孔14和齿隙11快速进入吸声腔12中。横隔板9上还固定有多个直立的纵隔板15，纵隔板15分隔横隔板9上的吸声腔12。

近路侧的墙体8上设有多排内凹的扩散槽16，扩散槽16的横截面为弧形，扩散槽16将声波朝多个方向散射，减少透射的声波能量。

本实施例的装配过程为：

将多个横隔板9依次卡接于屏障墙1的槽体内；将三根支撑杆3交叉式插接，然后将各个支撑杆3的下端分别螺接于地面基座17上；吊装屏障墙1，将屏障墙1背靠于支撑机构2上，用螺栓将支撑杆3固定连接屏障墙1。

本实施例的工作原理为：

公路噪声的声波反射部分：后倾式的屏障墙1将声波向公路一侧的斜上方反射，声波能量在公路上方随传播距离增加逐渐衰减，避免声波沿直立的屏障墙1向公路对侧反射与衍射，提高了降噪性能。

公路噪声的声波吸收部分：屏障墙1内部的振齿10和齿隙11、吸声腔12的配合结构，使噪声声波在吸声腔12内撞击、摩擦振齿，使振齿10高频振动，将声能转换为动能和热能，减少了透过屏障墙1的声波能量，实现吸声降噪。

公路噪声的声波扩散部分：屏障墙1的近路侧的墙体8上设有多排内凹的扩散槽16，扩散槽16将声波朝多个方向散射，减少透射的声波能量。

本发明控制了噪声的反射方向，减少了经过屏障墙的声波衍射能量和透射能量，增强了散射效果，实现了高效吸声降噪。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于高速路的高效吸声降噪屏障，其特征在于，包括：

屏障墙，后倾式地固定于公路两侧，所述屏障墙可将噪声向路内侧的斜上方反射；

支撑机构，用于支撑所述屏障墙，所述支撑机构包括多根交叉式组装的支撑杆，所述支撑杆在所述屏障墙上的支撑点呈多边形分布；

所述屏障墙的墙体内设有横隔板，多个振齿的根部固定于所述横隔板上，所述振齿的尾部悬空且与对侧的横隔板之间留有齿隙；相邻的所述振齿之间形成吸声腔，声波通过所述齿隙后进入所述吸声腔内撞击、摩擦所述振齿，使所述振齿振动而吸声；

所述振齿沿屏障墙的厚度方向排列，所述振齿两两组合成为振齿组，所述振齿组内的两个振齿分别固定于相对的两个横隔板上，使所述齿隙形成S形排布；

相邻的两组所述振齿组的齿隙朝向相反，并且相邻的两组所述振齿组的间隙宽度小于所述吸声腔的宽度。

2.根据权利要求1所述的高效吸声降噪屏障，其特征在于，三根所述支撑杆互相插接，所述支撑杆的插接点远离支撑杆的端部。

3.根据权利要求2所述的高效吸声降噪屏障，其特征在于，任意两根支撑杆之间的插接角为外扩的钝角。

4.根据权利要求2所述的高效吸声降噪屏障，其特征在于，所述支撑杆上设有卡槽，所述卡槽沿支撑杆的厚度方向贯穿支撑杆、并且由支撑杆的侧边向中部延伸，所述卡槽与所述支撑杆的长度方向的夹角为锐角，所述卡槽的槽壁相对于所述支撑杆的上表面倾斜设置；所述支撑杆包括第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆，第一支撑杆插入第二支撑杆的卡槽内、第二支撑杆插入第三支撑杆的卡槽内，第三支撑杆插入第一支撑杆的卡槽内。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的高效吸声降噪屏障，其特征在于，所述振齿的尾部设有内凹的齿尖缺口，同一组振齿组的齿尖缺口相向设置。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的高效吸声降噪屏障，其特征在于，所述屏障墙的近路侧墙体上阵列有吸声孔，所述吸声孔连通所述齿隙；所述横隔板上还设有多个纵隔板，所述纵隔板分隔所述横隔板上的吸声腔。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的高效吸声降噪屏障，其特征在于，屏障墙近路侧的墙体上设有多排内凹的扩散槽。