全封闭声屏障对城市桥梁建设影响探讨

全封闭声屏障对城市桥梁建设影响探讨

耿培森

天工俐德科技发展有限公司， 053000

摘要：随着市政工程环保要求的不断提高，全封闭声屏障在城市桥梁中的应用逐渐增多。相比常规声屏障，全封闭声屏障在造价、工艺、结构受力、交通安全、照明通风等方面属性更为综合，相应对桥梁土建主体的界面需求和影响更为突出，而对该部分专业交叉内容，相关规范和研究关注较少。全封闭声屏障的科学建设是城市桥梁高品质运营的重要前提。结合城市桥梁建设实际，从建设流程、成本、桥梁结构受力、桥梁功能匹配、预埋施工等方面，具体分析全封闭声屏障对城市桥梁建设的影响，为类似工程建设提供参考。

关键词：全封闭声屏障；影响；城市桥梁；建设

随着城市化进程的深入，道路交通拥堵问题日益突出，城市桥梁兴建是改善道路交通功能的重要手段之一，但同时交通噪音污染问题随之凸显。目前，控制城市交通噪音的主要手段有：(1)规划控制：规划层面合理布局，使声敏感建筑(医院、学校、住宅等)与城市交通相互避让；(2)声源控制：降低汽车发动机、轮胎、路面、桥梁伸缩缝等声源噪音；(3)声传播路径控制：设置声屏障、绿化等；(4)声敏感点控制：对声敏感建筑安装隔声窗等。声屏障是其中采用最多且最为社会民众所关注的措施。全封闭声屏障是声屏障设计的最高形式，近些年已日渐引入城市桥梁。

1桥梁全封闭声屏障的基本形式与特性

桥梁全封闭声屏障呈“门”式构造，以钢结构轻型门架为主要承载结构，以桥面防撞护栏为基础；门架间设置纵向连接并敷设吸、隔声屏体。此外照明、监控、交通、排水设施按需敷设于相应位置。为某工程所采用的全封闭声屏障桥梁断面^[1]。城市桥梁全封闭声屏障的科学建设建立在其特性充分认知的基础上，全封闭声屏障具有如下特性：(1)对桥梁结构承载要求高；(2)照明、通风、消防、排水等需配套集成设计；(3)构筑物庞大高耸，对城市景观影响大；(4)影响临边低层建筑的采光及视野；(5)建造成本较高，且屏体使用寿命短；(6)养护要求及成本高。

2建设程序影响分析

城市桥梁建设中若遇全封闭声屏障，需结合工程实际与社会条件，尽早通过环评和方案论证，确定实施与否、实施范围及建设投资，力争使全封闭声屏障与土建主体同期建设，这是建设质量的重要保证。因为若是在桥梁土建主体已深化设计完成、施工期或运营期才引入全封闭声屏障，滞后实施将带来如主体工程二次设计、已或在施工结构加固、新建设施废除、配电调整等问题，建设难度、造价与时间成本均随之提升。尤其通车后安装全封闭声屏障，会造成外部协调、交通组织、安全防护等费用的额外增加，条件不利时增加费用可达声屏障建安费的20％以上。此外，前期环评、方案论证中，需保证社会民众、审批与管养部门的充分参与，以减少建设审批、移交和运营期投诉等问题。

3建设成本影响与控制分析

土建主体为现浇混凝土桥梁，设计使用年限100a；全封闭声屏障屏体设计使用年限15a，钢结构门架设计使用年限50a。全封闭声屏障需进行电气照明等配套设计，同时桥梁结构需进行增强设计。此外，声屏障屏体、电气设施等多为成品，单价会因档次、区域、供货条件等而不同，该类产品单价水平处于工程所在地中上层级。计算中暂不考虑全寿命周期内的养护投入和材料单价上涨因素。对常规城市桥梁，全封闭声屏障对其建设成本影响较大，一次建造综合单价提高近50％；桥梁全寿命综合单价提升约200％；全封闭声屏障单次建造成本高，屏体使用年限短是主要原因；一次建造成本中，全封闭声屏障的钢结构与屏体的造价占比相当，但100a寿命周期成本中，屏体由于使用年限短而多次更换，已超越土建主体成为主要造价项。可见，相对桥梁主体结构，全封闭声屏障属于消耗品，无论一次建造还是全寿命成本，对城市桥梁建设的影响都是巨大的，且屏体为其中重要影响因素，建设环节宜从以下两方面加强控制：

(1)设计使用年限标准选定

已建工程中声屏障钢结构的设计使用年限相对稳定一般为50a，屏体的设计使用年限却存在一定差异。在公路、城市桥梁中多为10～20a，轨道、铁路桥梁中多为15~25a。诚然屏体设计使用年限越长，全寿命成本越低。但选择较高的设计使用年限标准时，尚需考虑工程地实际建设水平、供货条件和养护能力。

(2)材料档次与质量控制

对应同一使用年限和性能参数标准，市面材料价格、档次亦参差不齐。若选材档次低，虽一次建造成本低，但后期维护及更换成本高，且运营品质下降；若选用较高档次材料，应保证供货稳定、材料检验能力匹配。全封闭声屏障材料检验内容较多，需系统组织，多层面加强对材料的出厂、型式和见证检验。

4桥梁结构受力影响分析

4．1桥梁结构竖向效应增加

全封闭声屏障相关自重、雪荷载及屋面活荷载使桥梁竖向效应的增加，首先会对桥梁上、下部结构整体受力产生影响。原桥面二期重量130kN／m，全封闭声屏障自重约30kN／m，雪荷载或屋面活荷载(不同时组合)约13kN／m，但考虑桥梁结构自重、汽车等在桥梁荷载中占比较大，以上增加的竖向效应对桥梁整体受力影响有限，但对如桥面板悬臂等局部受力构件却影响较大，设计中需加强结构验算。

4．2桥梁结构水平效应增强

风荷载下全封闭声屏障的水平效应是影响桥梁结构受力的主要因素。为满足通车、交通安全设施悬挂等空间需求，全封闭声屏障自身需保证一定高度；同时桥梁多为室外高耸结构，全封闭声屏障安装其上风荷载水平效应会大大增强，这对桥梁上部结构的抗倾覆性能提出更高要求；同时随着水平效应的增强，桥梁下部墩柱、桩基等构件的偏心受力也趋于不利，且墩柱越高影响越大^[2]。此外，全封闭声屏障在正面灌入风、侧面水平风的情况下，均存在柱脚受拉的情况，桥面板悬臂下缘会因此存在受拉可能，设计中需给予该工况的甄别和必要验算。

5结语

对全封闭声屏障这一特殊的噪声控制构筑物，于桥梁而言，已不能简单理解为桥梁的一项桥面附属设施。其在造价、受力、功能等方面的多重技术属性，对城市桥梁建设提出了更高的要求，同时又具有广泛的社会影响，在未来的城市桥梁建设中需要综合认识和科学抉择。

参考文献

[1] 于龙波. 城市轨道交通高架线路箱型梁梁侧环境噪声特性研究[D]. 上海:同济大学,2019.

[2] 颜心园,王琳,施文杰. 复杂建设条件下绕城高速互通桥梁设计[J]. 工程与建设,2020,34(1):71-73. DOI:10.3969/j.issn.1673-5781.2020.01.022.