基于瞬态声辐射理论的城市高架桥结构噪声发生机理与降噪对策研究

城市高架桥在行车激励下的结构噪声作为城市噪声污染的主要来源之一,对高架桥附近居民的生活质量和身体健康造成极大危害,并已引起各国的广泛关注。然而，目前针对车致桥梁振动引起的结构噪声的研究尚局限于频域分析，并不能全面而准确地把握该类噪声的辐射特性。本项目拟针对城市高架桥建立考虑局部振动影响的结构噪声声源模型，提出基于瞬态声辐射理论的结构噪声辐射水平评估方法，考虑高架桥周围建筑物和地面的二次声辐射效应，考察高架桥声屏障的振动对附近噪声声场的增强作用，通过信号分析手段探讨噪声的发生机理，并在此基础上提出较低噪声辐射水平的箱梁截面参数以及行车控制条件，制定有效的减振降噪策略。本项目的实施，将有助于推进城市高架桥结构噪声的治理，从而改善人居环境、促进居民身心健康，因此具有重要的社会和现实意义；同时对于桥梁结构分析和设计理论体系的完善也是有益补充，具有明确的理论价值和科学意义。

行车激励下的高架桥结构振动辐射低频噪声是城市噪声污染主要来源之一,对高架桥附近居民的生活质量和身体健康具有极大危害,已引起各国的广泛关注。在桥梁的结构噪声分析中，首先需通过结构动力分析得到结构的振动响应，然后以此作为声辐射源进行结构附近空间声场的模拟，因此结构噪声分析往往涉及两个重要模型，即声源模型和声辐射模型。本基金项目申请书中提出，拟建立考虑结构局部振动的声源模型，考虑瞬态声辐射理论的声辐射模型，并建立基于镜像理论的地面声反射模型.为此，在基金项目的执行期内，针对项目申请书中所提研究内容和关键科学问题，建立了考虑结构局部振动影响的声源模型，建立了基于频域和时域计算方法的声辐射模型，利用所提声源和声辐射模型，实现了城市桥梁结构由振动辐射噪声的定量分析，开展了桥梁结构噪声三维声场的仿真模拟，得到了城市桥梁的结构噪声声场在频域和时域的分布规律，揭示了高架桥结构的噪声发生机理。项目研究发现，项目所提方法用于评价车桥振动辐射低频噪声问题具有较好的适用性和较高的精度，并且能够很好的反映声场在时域、频域和空间的分布规律，更加全面的评估车桥振动辐射噪声的声压水平和声场特性。钢结构桥梁由于其较大的柔性和声辐射面，较易产生高分贝低频结构噪声，结构噪声主要由桥面板的振动和车辆进、出桥面时的冲击引起，桥面附近低频噪声声压水平与测点距离桥面的距离相关，桥面下方和上方的声压分布规律及水平相似。地面声反射对桥面附近声场的影响显著，考虑地面声反射时，地面与桥面间的距离是影响声压水平的重要因素。桥面附近声场的空间分布规律与桥梁的振动模态相关。本项目的实施，通过加强城市高架桥振动辐射低频噪声的防治与治理，起到改善了人居环境促进城市居民身心健康的目的，具有重要的社会和现实意义；同时对于桥梁结构分析和设计理论体系的完善也是有益补充，具有较高的理论价值和科学意义。项目执行期内，相关研究内容共发表论文8篇，其中包括SCI论文4篇，EI论文3篇，申请发明专利1项，授权软件著作权1项。