CN114753275B - 一种减载声屏障单元及其声屏障 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种减载声屏障单元及其声屏障。减载吸声屏体包括沿竖向方向设置的至少一个减载单元结构、与其相邻的上屏体和下屏体；减载单元结构包括左屏体、右屏体和位于二者之间的减载结构，减载结构包括转轮和外圆筒；转轮包括转轴和至少三片叶轮，转轴的两端分别与左右屏体相连接且可自由转动，叶轮均匀环绕设置于转轴上；外圆筒固定于与其相邻的上屏体和下屏体上，屏体具有与外圆筒适应的弯弧型贴合面，叶轮外端与外圆筒内侧的间隙不大于2mm；上下相邻的屏体连接面为弯弧型贴合面；外圆筒的直径至少为200mm，外圆筒具有端部风口和表面风口。风压作用在两端风口和表面风口后，推动叶轮围绕转轴旋转，将压力转化，有效降低风荷载。

Description

一种减载声屏障单元及其声屏障

技术领域

本发明涉及一种减载声屏障单元及其声屏障，属于城市交通噪声消除降低技术领域。

背景技术

随着城市化进程加快，城市快速路、轨道交通等公共交通设施得到迅猛发展，其在促进经济发展和提升国民生活水平的同时，产生的交通噪声污染也日益突出。交通噪声成为两侧敏感住宅的主要污染源，解决环境噪声污染问题是建设生态文明社会、构建社会主义和谐社会的必然要求，建造声屏障是控制交通噪声污染的一种重要技术手段。

声屏障是一种立于噪声源和受声点之间的声学障板，将声源与保护目标隔开，使声波传播有一个显著的附加衰减，从而减弱保护目标所在的区域内的噪声影响。噪声在传播途径中遇到障碍物，若障碍物尺寸远大于声波波长时，大部分声能量反射，一部分发生衍射，于是在障碍物背后一定距离内形成“声影区”，声屏障可使保护目标落在该声影区内，从而达到降低噪声的目的。

然而在某些情况下，例如车辆以高速通过声屏障路段时，声屏障间的空气扰动形成强烈列车风，或是大风天气时，声屏障表面会承受较高的空气压力。在长时间承受高风荷载后，采用螺栓连接的声屏障就有可能相继出现松动和混凝土局部开裂等现象，潜藏着严重的安全隐患，对声屏障的结构安全是一项不容忽视的挑战。

发明内容

为了解决在长时间承受高风荷载后，声屏障出现螺栓松动和混凝土局部开裂等现象，存在严重的安全隐患的技术问题，本发明的第一方面提供一种减载声屏障单元。本发明的第二方面提供一种减载声屏障。

本发明的技术方案：

一种减载声屏障单元，包括减载吸声屏体，所述减载吸声屏体包括沿竖向方向设置的至少一个减载单元结构以及与所述减载单元结构相邻的上屏体和下屏体；

所述减载单元结构包括左屏体、右屏体和位于所述左屏体和右屏体之间的减载结构，所述减载结构包括转轮和外圆筒；所述转轮包括转轴和至少三片叶轮，所述转轴的两端分别与两端等高的所述左屏体和右屏体相连接且可自由转动，所述叶轮均匀环绕设置于所述转轴上；所述外圆筒位于所述叶轮外侧固定于与其相邻对应的所述上屏体和下屏体上，所述下屏体顶面和上屏体底面具有与所述外圆筒外表面紧密贴合的弯弧型贴合面，所述转轮的叶轮外端与所述外圆筒之间的间隙不大于2mm；上下相邻的屏体连接面为彼此紧密连接的弯弧型贴合面；所述外圆筒的直径至少为200mm，所述外圆筒的两端空腔入口为端部风口，在所述外圆筒对应于屏体正面和反面处设置有表面风口。

所述表面风口为沿水平方向延伸、贯通所述外圆筒两端的贯通风口，数量至少为两个，分别位于所述屏体的正面和反面、彼此上下相对，所述外圆筒被两个所述贯通风口分为上片圆弧板和下片圆弧板。

所述叶轮的数量n为3-5片。

两面所述贯通风口的开口角度不大于180°-(360°/n)，不小于60°，所述n为叶轮的数量。

所述叶轮为直叶轮、扭叶轮中任一种。

所述外圆筒的直径为200mm～500mm。

所述减载单元结构占整个减载声屏障单元的面积不超过20％。

所述的一种减载声屏障单元为金属减载声屏障单元或非金属减载声屏障单元。

所述上屏体、下屏体、左屏体和右屏体均由吸声面板、隔声背板和内部吸声层组成。

一种减载声屏障，包括若干个所述的一种减载声屏障单元和若干个H型钢立柱，所述减载声屏障单元通过所述H型钢立柱彼此横向连接形成所述减载声屏障。

本发明的有益技术效果

本发明的一种减载声屏障单元，发挥减载功能的结构单元是由转轴及均匀环绕设置于转轴通过风压转动的叶轮所形成的转轮。内部转轴的两端与等高的左屏体和右屏体连接并可自由转动，风压作用在减载声屏障单元的两端风口和表面风口后，进入外圆筒内叶轮之间的空腔，推动叶轮围绕转轴旋转，将压力转化，有效降低风荷载。同时，所述外圆筒的直径至少为200mm，保证风穿过量和风荷载减载量。本专利的减载单元结构影响的是隔声性能，对吸声性能无影响。由于转轮的叶轮与外圆筒之间间隙小，同时由于转轮的设置使得设于屏体正反两面的表面风口不能直接透声，声波被转轮阻挡；以及上下相邻屏体之间以及屏体与外圆筒之间均为彼此紧密连接的弯弧型贴合面，保证隔声尽量不受影响，保证降噪效果。而且减载单元结构的上下均连接屏体，避免减载单元结构位于顶部或底部影响降噪效果，尤其顶部声绕射，而且外圆筒的上下两片圆弧板可以分别固定在与其上下相邻的上屏体底面、下屏体顶面的弯弧型贴合面，更容易实现圆弧板与相邻屏体之间的无缝固定。综上，本发明的一种减载声屏障单元，能将声屏障单元受到的风荷载有效地降低，并保持声屏障单元的降噪功能受到的影响尽可能小，有效地解决声屏障受风荷载过大可能引起的安全问题。而且本发明的减载单元结构采用转轴连接，结构简单、生产加工安装便捷、耐候性好、经济实用。

为了增加减载效果，所述转轮的外圆筒设置有沿水平方向延伸的缺口的贯通风口，两个贯通风口分别位于所述屏体的正面和反面、彼此上下相对，位于减载声屏障单元两侧的风压作用，均可从对应侧的表面风口进入，推动转轮旋转，保证风穿过量和风荷载减载量。

所述叶轮的数量n为3-5片，一方面，3片以上叶轮保证无论叶轮旋转至何角度，两面贯通风口的外圆筒均处于常闭状态，避免2片叶轮存在一定角度会漏声而影响隔声效果的问题；另一方面，避免片数过多结构过于复杂，加工不便。

两面所述贯通风口的开口角度与叶轮数量相关联，不大于180°-(360°/n)，以使任意停留角度的叶轮处于常闭状态，保证不漏声；不小于60°，以保证减载效果。n为叶轮数量。

所述叶轮为直叶轮、扭叶轮或其他形状。

所述外圆筒的直径为200mm～500mm，达到一定直径，保证风穿过量，可保证风荷载减载量，同时避免过大，侵入道路限界，影响道路行车安全。

所述减载单元结构占整个减载声屏障单元的面积不超过20％，从而将减载单元结构对隔声性能的影响降低至最小，保证隔声尽量不受影响，又能确保减载效果。例如，声屏障单元的高度为3m、长度为2m，可使用一块外圆筒直径500mm、长度1.5～1.8m的减载单元结构或两块外圆筒直径300mm、长度1.5～1.8m的减载单元结构。

所述减载声屏障单元可以为金属或非金属声屏障单元，只需改变屏体的材料为金属或非金属，然后再与转轮和外圆环结合即可，适用范围广；而且可以通过改变吸隔声材料，实现较高的吸声系数和良好的隔声性能。

若为复合通孔铝板声屏障单元，为了保证降噪效果，所述减载吸声屏体的上屏体、下屏体、左屏体和右屏体均由吸声铝面板、隔声背板和内部吸声层组成，所述吸声面板采用复合通孔铝板，成品表面均布三角锥形微孔，边长0.7～0.8mm，孔距1.5～2mm，开孔率约10％，例如为9～11％，使得整体的降噪系数NRC不小于0.90。

本发明的一种减载声屏障，由若干个上述的一种减载声屏障单元彼此通过H型钢立柱横向连接形成，是集吸声功能、隔声功能、减载功能于一体的多功能声屏障。减载声屏障可实现降噪功能的同时减少风荷载，有效解决风荷载过大可能带来的结构安全问题。

附图说明

图1本发明实施例的一种减载声屏障单元立体示意图；

图2本发明实施例的一种减载声屏障单元的主视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为转轮剖视图；

图5为本发明实施例的一种减载声屏障立体示意图。

附图标记：1-减载声屏障单元，2-上屏体，3-减载单元结构，4-下屏体，5-左屏体，6-右屏体，7-减载结构，8-转轮，9-转轴，10-外圆筒，11-叶轮，12-端部风口，13-表面风口，14-吸声面板，15-隔声背板，16-内部吸声层，17-H型钢立柱，18-立柱托板。

具体实施方式

下面将通过具体实施例和附图1-5详细说明本申请的技术方案。

实施例1

如图1-4所示，本实施例的一种减载声屏障单元，包括减载吸声屏体，所述减载吸声屏体包括沿竖向方向从上至下依次设置的上屏体2、减载单元结构3和下屏体4。所述减载单元结构3包括左屏体5、右屏体6和位于左屏体5与右屏体6之间的减载结构7。所述减载结构7包括转轮8和外圆筒10。所述转轮8包括转轴9和三片叶轮11，所述转轴9的两端分别与两端等高的所述左屏体5和右屏体6相连接并可进行自由转动，所述叶轮11均匀环绕设置于所述转轴9的外侧面，叶轮11为直叶轮。所述外圆筒10位于所述叶轮11外侧固定于上屏体2和下屏体4上，为了确保隔声尽量不受影响，所述上屏体2底面和所述下屏体4顶面均为弯弧型贴合面以与所述外圆筒10的外表面紧密贴合，连接处无缝隙；所述转轮8的叶轮11外端与所述外圆筒10之间的间隙小，不大于2mm；同时上下相邻的屏体连接面为彼此紧密连接的弯弧型贴合面，连接处无缝隙。

所述外圆筒10的两端空腔入口为端部风口12，外圆筒10具有用于屏体正反两面通风的表面风口13。为了确保整体的减载性能，所述外圆筒10的直径(指的是外圆筒10的外表面到转轴9的圆心距离的2倍)大于200mm。风压作用在减载声屏障单元的端部风口12和表面风口13后，推动转轮8旋转，将压力转化，有效降低风荷载。

减载声屏障中视实际需求，考虑减载效果，同时考虑不得侵入实际道路限界，外圆筒10的直径约为200～500mm。

为了进一步确保减载单元对声屏障的隔声性能几乎无影响，减载单元结构3占整个减载声屏障单元的面积不超过20％，例如，对于本实施例中的声屏障单元的高度为3m、长度为2m，使用一块外圆筒10直径500mm、长度1.8m的减载单元结构3。

为了增加减载效果，本实施例中所述表面风口13为沿水平方向延伸、贯通所述外圆筒10两端的贯通风口，数量为两个，分别位于所述屏体的正面和反面、彼此上下相对，从而将外圆筒10分为上片圆弧板和下片圆弧板。上片圆弧板固定于上屏体2，下片圆弧板固定于下屏体4上。由于设置三片叶轮11，贯通风口的开口角度不大于180°-(360°/n)，所述n为叶轮的数量，不小于60°，n＝3，则两面所述贯通风口的开口角度为60°，使得设于屏体正反两面的贯通风口不能直接透声，处于常闭状态，声波被转轮阻挡，保证减载效果的同时保证隔声效果。

转轮8与两端声屏障屏体，即左屏体5和右屏体6，连接为一体化减载声屏障单元，可根据实际情况便利安装。

该减载声屏障单元可以为金属声屏障单元。上屏体2和下屏体4的高度尺寸可以根据实际降噪要求设定。所述减载吸声屏体的上屏体2、下屏体4、左屏体5和右屏体6均为板体结构，所述左屏体5和右屏体6的顶面，以及所述左屏体5和右屏体6的底面均为弯弧型贴合面，所述上屏体2底面和下屏体4顶面均为弯弧型贴合面，使得上下相邻的屏体彼此紧密贴合连接。

上屏体2、下屏体4、左屏体5和右屏体6均由吸声面板14、隔声背板15和内部吸声层16组成，整体厚度为80mm～120mm。

吸声面板14采用复合通孔铝板，为了保证降噪效果，所述吸声面板采用复合通孔铝板，板厚1.2mm，成品表面均布三角锥形微孔，边长0.7～0.8mm，孔距1.5～2mm，开孔率约10％。

内部吸声层16采用聚酯纤维棉，层厚为9mm。也可采用泡沫铝板、玻璃棉或其他符合规范要求的材料。

隔声背板15为金属板，例如镀锌钢板，也可为铝板，厚度为1.2mm。

吸声面板14的表面为平面或压筋表面，隔声背板15的表面为平面或压槽表面。

该复合通孔铝板声屏障单元整体的降噪系数NRC可达0.90。

根据测试计算，该型声屏障可有效降低声屏障表面压力，在大风天气下减压效果可达40％。

实施例2

本实施例的一种减载声屏障单元，与实施例1不同的是减载单元结构3的尺寸，以及声屏障屏体的材料。

本实施例中声屏障单元的高度为3米、长度为2m，使用一块外圆筒直径400mm、长度1.5m的减载单元结构。

该减载声屏障单元可以为非金属声屏障单元。上屏体2、下屏体4、左屏体5和右屏体6均由吸声面板14、隔声背板15和内部吸声层16组成，整体厚度为80mm～120mm。

吸声面板14采用玻璃钢穿孔板，板厚3.5mm，孔径4～5mm，开孔率约15％。隔声背板15为玻璃钢实心板，板厚为3.3mm。

内部吸声层16采用聚酯纤维棉，层厚为9mm。也可采用泡沫铝板、玻璃棉或其他符合规范要求的材料。

吸声面板14的表面为平面或压筋表面，隔声背板15的表面为平面或压槽表面。

该复合通孔铝板声屏障单元整体的降噪系数NRC不小于0.9。

根据测试计算，该型声屏障可以有效降低声屏障表面压力，在大风天气下减压效果可达25％。

实施例3

如图5所示，本发明实施例的一种减载声屏障，包括若干个实施例1的减载声屏障单元1和若干个H型钢立柱17。多个所述减载声屏障单元1通过所述H型钢立柱17彼此连接形成所述减载声屏障。所述H型钢立柱17彼此等距离设置，H型钢立柱17完成固定后，再在H型钢立柱17之间插入减载声屏障单元1，放置在立柱托板18上，通过角钢或者卡簧与立柱进行固定。

减载声屏障的高度应可使敏感建筑处于声影区，以取得良好的插入损失，或根据敏感建筑的降噪目标要求进行声学设计来设置；减载声屏障跨间距(相邻H型钢立柱17为一跨)为1.5m～2.5m，减载声屏障的屏体厚度为80mm～120mm。

以上详细描述了本发明的有代表性的实施例和测试例，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，对于本领域技术人员而言显而易见的改变和组合，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种减载声屏障单元，其特征在于包括减载吸声屏体，所述减载吸声屏体包括沿竖向方向设置的至少一个减载单元结构以及与所述减载单元结构相邻的上屏体和下屏体；

所述减载单元结构包括左屏体、右屏体和位于所述左屏体和右屏体之间的减载结构，所述减载结构包括转轮和外圆筒；所述转轮包括转轴和至少三片叶轮，所述转轴的两端分别与两端等高的所述左屏体和右屏体相连接且可自由转动，所述叶轮均匀环绕设置于所述转轴上；所述外圆筒位于所述叶轮外侧固定于与其相邻对应的所述上屏体和下屏体上，所述下屏体顶面和上屏体底面具有与所述外圆筒外表面紧密贴合的弯弧型贴合面，所述转轮的叶轮外端与所述外圆筒之间的间隙不大于2mm；上下相邻的屏体连接面为彼此紧密连接的弯弧型贴合面；所述外圆筒的直径至少为200mm，所述外圆筒的两端空腔入口为端部风口，在所述外圆筒对应于屏体正面和反面处设置有表面风口。

2.根据权利要求1所述的一种减载声屏障单元，其特征在于所述表面风口为沿水平方向延伸、贯通所述外圆筒两端的贯通风口，数量至少为两个，分别位于所述屏体的正面和反面、彼此上下相对，所述外圆筒被两个所述贯通风口分为上片圆弧板和下片圆弧板。

3.根据权利要求2所述的一种减载声屏障单元，其特征在于所述转轮的叶轮的数量n为3-5片。

4.根据权利要求3所述的一种减载声屏障单元，其特征在于两面所述贯通风口的开口角度不大于180°-(360°/n)，不小于60°，所述n为叶轮的数量。

5.根据权利要求1所述的一种减载声屏障单元，其特征在于所述叶轮为直叶轮、扭叶轮中任一种。

6.根据权利要求1所述的一种减载声屏障单元，其特征在于所述外圆筒的直径为200mm～500mm。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种减载声屏障单元，其特征在于所述减载单元结构占整个减载声屏障单元的面积不超过20％。

8.根据权利要求1所述的一种减载声屏障单元，其特征在于所述减载声屏障单元为金属减载声屏障单元或非金属减载声屏障单元。

9.根据权利要求8所述的一种减载声屏障单元，其特征在于所述上屏体、下屏体、左屏体和右屏体均由吸声面板、隔声背板和内部吸声层组成。

10.一种减载声屏障，其特征在于包括若干个权利要求1-9任一所述的一种减载声屏障单元和若干个H型钢立柱，所述减载声屏障单元通过所述H型钢立柱彼此横向连接形成所述减载声屏障。