文章目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

    1.1.1 废旧轮胎是我国重要的固体废弃物污染之一

    1.1.2 交通噪声是我国重要的声污染之一

    1.1.3 声屏障能够有效缓解噪声污染问题

    1.1.4 废旧轮胎水泥复合声屏障具有显著的利废环保优势

1.2 国内外研究现状及分析

    1.2.1 声屏障的主要类型

    1.2.2 声屏障复合材料研究现状

    1.2.3 声屏障结构设计研究现状

    1.2.4 橡胶/水泥复合声屏障研究现状

    1.2.5 国内外研究现状的综述

1.3 本文的主要研究内容

第2章 废旧轮胎橡胶颗粒/水泥复合材料抗压强度及声学性能研究

2.1 引言

2.2 原材料及试验仪器

2.3 橡胶颗粒/水泥复合材料制备

2.4 橡胶颗粒/水泥复合材料抗压强度测试

    2.4.1 未掺发泡剂复合材料抗压强度测试

    2.4.2 掺发泡剂复合材料抗压强度测试

2.5 橡胶颗粒/水泥复合材料声学性能测试

    2.5.1 未掺发泡剂复合材料传声损失测试

    2.5.2 掺发泡剂复合材料吸声系数测试

2.6 本章小结

第3章 声屏障降噪性能数值模拟方法与试验验证

3.1 引言

3.2 声屏障的降噪机理

3.3 数值计算方法介绍

3.4 缩尺直板式声屏障数值模拟计算

3.5 比例模型试验及数值计算对比

    3.5.1 比例模型试验

    3.5.2 试验与数值计算结果对比

3.6 本章小结

第4章 废旧轮胎橡胶颗粒/水泥声屏障构型优化设计

4.1 引言

4.2 声屏障构型优化及参数设置

    4.2.1 声屏障构型优化设计

    4.2.2 数值计算参数设置

4.3 不同构型声屏障声学效果分析

4.4 本章小结

第5章 废旧轮胎橡胶颗粒/水泥声屏障体系设计

5.1 引言

5.2 声屏障声学设计

    5.2.1 声屏障位置确定

    5.2.2 声屏障几何尺寸确定

5.3 声屏障的结构设计

    5.3.1 声屏障结构的技术要求

    5.3.2 声屏障立柱的验算

    5.3.3 声屏障立柱和基础连接部位验算

5.4 景观设计

5.5 本章小节

结论

参考文献

致谢

文章摘要:我国大、中型城市具有交通繁忙、建筑密集等特点,居民所承受的声环境污染压力较大。另外,随着汽车的广泛普及,作为难降解的固体废弃物废旧轮胎,已成为亟待妥善解决的黑色污染问题。故此,本文用废旧轮胎橡胶颗粒与水泥复合,采用材料分析、数值模拟与试验验证相结合,研究道路铁路交通用声屏障体系。本文按复合材料性能、声屏障构型优化、声屏障结构体系设计展开研究工作,最终形成了橡胶颗粒/水泥复合声屏障成套技术。为解决城市噪声与废旧轮胎黑色污染提供了新思路。首先,试验研究了橡胶颗粒/水泥复合材料抗压强度与声学性能,并对复合材料配合比进行了优化设计。实验结果表明,在未掺发泡剂时复合材料的隔声性能较好,传递损失可达到35dB以上,掺发泡剂后复合材料具有一定的吸声性能,吸声系数最高可达0.8。复掺不同粒径橡胶颗粒的复合材料抗压性能和声学性能都比掺单一粒径的好,其中掺3⁵mm粒径橡胶的性能最优。其次,运用数值模拟方法计算声屏障与环境相互作用下声场分布,并采用缩尺比例模型进行了试验验证。分析结果表明声屏障有很有效的降噪作用,且频率越高降噪作用越明显,声屏障的综合降噪效果在15dB左右。采用第一部分得出的配合比,按数值模拟声屏障几何模型浇筑了橡胶颗粒/水泥复合声屏障,通过半消声室下对其进行降噪效果测试。对比试验结果表明,数值模拟结果与试验结果两者误差整体上在5dB以内,误差率在20%以内,主体误差集中在5%¹0%,验证了数值模拟方法的准确性和可靠性。再次,通过上述模拟方法,优化设计声屏障的几何构型。针对五种不同声屏障结构进行数值模拟分析,得到每种工况在不同频率下声屏障后保护区域的三维平面声压级云图,分析声屏障结构的降噪效果。结果表明,在相同等效高度下,直板式声屏障的降噪效果最差,折板式和弧板式的降噪效果要优于直板式声屏障,差异最大处可达到5dB。最后,对橡胶颗粒/水泥复合声屏障体系进行了整体设计,为声屏障的工程应用提供依据。复合声屏障设计主要包括声学、结构及景观设计。