不同刻槽纹理的水泥混凝土路面行车噪声特性分析_徐峻.pdf

收稿日期：2023-02-12基金项目：云南省交通运输厅科技创新示范项目：高品质长寿命水泥混凝土路面修筑关键技术研究及应用示范（云交科教便（2021）25 号）作者简介：徐峻，男，工程师，学士，主要从事高速公路工程建设与管理工作。通讯作者：何春伟，男，高级工程师，硕士，主要从事公路工程质量安全监督与技术研究工作。引文格式：徐峻，杨松立，叶周景，等.不同刻槽纹理的水泥混凝土路面行车噪声特性分析 J.市政技术，2023，41（5）：27-35.（XU J，YANGS L，YE Z J，et al.Analysis of driving noise characteristics on cement concrete pavement with different groove textures J.Journal ofmunicipal technology，2023，41（5）：27-35.）文章编号：1009-7767（2023）05-0027-09第41卷第5期2023年5月Vol.41，No.5May 2023DOI:10.19922/j.1009-7767.2023.05.027Journal of Municipal Technology不同刻槽纹理的水泥混凝土路面行车噪声特性分析徐峻1，杨松立2，叶周景2，汪林兵3，魏亚4，杨碧宇1，孟雄5，崔通6，何春伟7*（1.昭通市高速公路投资发展有限责任公司，云南 昭通 657099；2.北京科技大学 国家材料服役安全科学中心，北京 100083；3.佐治亚大学 工程学院，美国 佐治亚州 30602；4.清华大学 土木工程系，北京 100084；5.昭通昭阳绕城高速公路投资开发有限公司，云南 昭通 657099；6.保利长大工程有限公司，广东 广州 510640；7.昭通市交通建设工程质量安全监督局，云南 昭通 657000）摘要：为了优化路表刻槽纹理，有效降低行车过程中轮胎/路面噪声，依托实际工程，开展了车载声强测试，分析了等间距横向刻槽、不等间距横向刻槽、拉毛深度和不同刻槽纹理类型对路面噪声强度的影响。研究结果表明：应关注不同刻槽工况下噪声强度的频谱分布，需重点关注连续噪声强度达 85 dB（A）以上且介于 2 0004 000 Hz 的噪声；可适当增大刻槽间距，减小刻槽深度，将噪声能量分散到更大的频率范围内，但需确保在人耳敏感的噪声强度范围内降低噪声强度；不等间距横向刻槽和浅刻槽虽然减少了轮胎/路面的声调尖峰，但增加了 2 0004 000 Hz 的噪声强度；拉毛工艺对轮胎/路面噪声的影响很小，相比于横向刻槽，纵向刻槽没有明显的声调尖峰，整体噪声强度较为平缓。该研究成果可为优化城市水泥混凝土路面的刻槽方案提供参考，对减少城市交通噪声具有重要意义。关键词：水泥混凝土路面；刻槽；纹理；轮胎/路面噪声；车载声强中图分类号：U 416.216；U 467.4文献标志码：AAnalysis of Driving Noise Characteristics on Cement Concrete Pavementwith Different Groove TexturesXu Jun1，Yang Songli2，Ye Zhoujing2，Wang Linbing3，Wei Ya4，Yang Biyu1，Meng Xiong5，Cui Tong6，He Chunwei7*（1.Zhaotong Expressway Investment and Development Co.，Ltd.，Zhaotong 657099，China；2.National Center for MaterialsService Safety，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China；3.College of Engineering，University ofGeorgia，GA 30602，USA；4.Department of Civil Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China；5.Zhaotong Zhaoyang Bypass Expressway Investment and Development Co.，Ltd.，Zhaotong 657099，China；6.Poly Changda Engineering Co.，Ltd.，Guangzhou 510640，China；7.Zhaotong City Transportation Construction Engineering Quality and Safety Supervision Bureau，Zhaotong 657000，China）Abstract：In order to optimize the pavement grooving texture to effectively reduce tire/pavement noise during driving，On-Board Sound Intensity（OBSI）testing is performed based on a road construction project.The impact of types ofgrove texture such as equidistant transverse grooves，unevenly spaced transverse grooves，burlap drag depths anddifferent texture types on tire/pavement noise intensity are analyzed.The results indicate that particular attentionshould be paid on the frequency spectrum distribution of noise intensity under different groove working conditions asJournal of Municipal Technology第41卷城市噪声污染是一个全球性的问题，尤其是在发展中国家和城市化发展迅速的地区更为突出。交通噪声作为城市噪声的主要来源之一，对城市居民的健康造成了不可忽视的危害。长期处于交通噪声中的人会增加患心血管疾病的风险，持续的交通噪声也会影响动植物的正常生长和繁殖。因此，降低城市交通噪声已是当务之急。水泥混凝土路面是市政道路的主要路面结构形式之一，刻槽技术因具有造价低廉、操作简单的优势，已成为提高水泥混凝土路面摩擦性能的通用手段1。然而，刻槽的深度、宽度、间距、方向和行驶车辆的轮胎纹理、车重、车速等对轮胎/路面噪声强度均会产生重要的影响。Chen等2通过全尺寸跑道试验发现，噪声强度会随着水泥路面宏观纹理深度的增加而增加；Gardziejczyk等3对比分析了不同水泥混凝土路面纹理深度对噪声强度的影响，发现当重载车辆比例低于20%时，平均路面纹理深度为0.8 mm的路面能获得最低的噪声强度。但实际工程中路表刻槽纹理类型单一，尚未有效地验证不同路表刻槽纹理类型对路面噪声强度的影响。近年来，车载声强测试法（On-Board Sound In鄄tensity，OBSI）作为一种新兴的噪声测试方法备受关注。该方法摒弃了传统的声压测试，将声强测量引入到了路面噪声测量中，在很大程度上削弱了气流噪声、反射噪声和不在自身传播轴上的背景噪声，因而可较真实地反映轮胎与路面相互作用下产生的噪声。基于此，笔者通过梳理不同刻槽纹理类型对轮胎/路面噪声的影响，提出轮胎/路面噪声测试方案，并依托实际工程，对不同路表刻槽纹理的车载声强进行测试，分析等间距横向刻槽、不等间距横向刻槽、拉毛深度和不同刻槽纹理类型对路面噪声强度的影响。该研究成果可为优化城市水泥混凝土路面刻槽方案提供参考，以期减少轮胎/路面噪声对城市生活环境的不良影响。1横向刻槽方法对比分析当前，我国高等级水泥混凝土路面多采用等间距矩形横向刻槽方法，槽宽和槽深多为35 mm，常见的槽间距为1225 mm，也有部分路段采用纵向刻槽和纵、横向刻槽方法，而美国各州多采用横向刻槽方法，且横向随机槽间距的设计变化范围较大4。由于横向刻槽是水泥混凝土路面的主要纹理类型，现梳理横向刻槽水泥混凝土路面的噪声强度与槽深、槽宽、槽间距的关联性，结果如表1所示5-9。well as continuous noise intensity reaching 85 dB（A）and ranging between 2 0004 000 Hz；In order to dispersenoise energy to a wider frequency range，it is advisable to increase groove spacing and reduce groove depth.However，it is crucial to ensure noise intensity reduction within the range of human ear sensitivity；Although unevenly spacedtransverse grooves and shallow grooves reduce sharp peaks in tire/road noise，increase noise intensity between2 0004 000 Hz；The study also revealed that the impact of burlap drag on tire/road noise is insignificant.Comparedwith transverse grooves，longitudinal grooves have no obvious sharp peaks in tire/road noise with a relatively smoothoverall noise intensity.The research provides valuable insights for optimizing groove schemes on urban cement con鄄crete roads.It is important for reducing urban traffic noise.Key words：cement concrete pavement；pavement grooving；texture；tire/pavement noise；On-Board Sound Intensity（OBSI）刻槽方法纹理特征/mm备注等间距横向刻槽窄间距19宽间距19浅沟槽3.2标准沟槽3.2深沟槽3.2相比于窄间距，宽间距容易产生更大的噪声强度；深沟槽比浅沟槽产生的噪声更多，部分原因是深沟槽采用的间距更宽A噪声强度BC表1横向刻槽方法对噪声强度的影响Tab.1 Effects of transverse groove methods on noise intensity28第5期注：A、B、C表示噪声强度等级，A表示噪声强度最小。刻槽方法纹理特征/mm备注A噪声强度BC不等间距横向刻槽不等间距横向倾斜刻槽窄间距31.8宽间距31.8浅沟槽3.2标准沟槽3.2深沟槽3.2窄间距31.8宽间距31.8浅沟槽3.2标准沟槽3.2深沟槽3.2较宽的等效槽间距产生的噪声强度整体较大；深沟槽比浅沟槽产生的噪声更多，部分原因是深沟槽采用的间距更宽较宽的等效槽间距产生的噪声强度整体较大；深沟槽比浅沟槽产生的噪声更多，部分原因是深沟槽采用的间距更宽续表由表1可知，横向刻槽的深度、宽度、间距和方向是影响轮胎/路面噪声的主要因素，