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小波分析在废旧橡胶颗粒沥青混合料路面减振降噪中的应用研究

解瑞  
【摘要】: 随着我国交通运输业和城市建设的迅猛发展,交通噪声已成为环境噪声污染的重要来源之一,交通噪声主要由车辆噪声和轮胎/路面噪声构成。过去研究一般认为,小汽车速度大于40-50km/h、卡车速度大于60-70 km/h时,轮胎/路面噪声将成为交通噪声的主要部分。随着汽车工业的发展,这一分界速度在逐步下降。研究表明选择合适的路面材料和路面结构会使该噪声显著降低。本文借鉴国内外相关研究成果,选取不同橡胶颗粒掺量、不同橡胶颗粒粒径、不同沥青种类和不同集料最大粒径的九种代表性路面,分别通过轮胎垂直振动衰减试验和路面锤击试验来定量的评价分析不同条件下橡胶颗粒沥青混合料的减振降噪特性。此外,根据车辙仪的工作原理,通过其模拟车辆轮胎在路面上的振动情况。结合小波理论来研究不同路面试件上轮胎/路面振动信号的总能量及其在各频段上的分布特征,进一步研究了橡胶颗粒掺入量、橡胶颗粒粒径、沥青混合料集料最大粒径、以及沥青种类对车辆行驶状态下轮胎振动强度的影响。 通过轮胎垂直振动衰减试验和路面锤击试验对各种路面的降噪能力的研究结果表明:橡胶颗粒沥青混合料路面的减振降噪性能与路面中掺加的橡胶颗粒有明显的关系。增加橡胶颗粒的掺量,路面的阻尼和振动衰减系数增大,则路面的减振降噪能力增强。而且,增大路面中集料的最大粒径或者橡胶颗粒的粒径,路面的减振降噪性能也会有所提高。此外,用粘韧性大的SBS改性沥青取代普通沥青,会降低路面的减振降噪能力。 通过小波包能量法研究不同路面上轮胎振动信号的总能量及各频带能量分布情况,结果表明:路面中掺加橡胶颗粒可以有效的衰减车辆轮胎的在路面垂直方向上的振动。但并非橡胶颗粒掺量越多,车辆轮胎的振动强度就越小,结合路用性能考虑,建议大粒径橡胶颗粒的掺量不要超过4%;路面的减振效果与掺加橡胶颗粒粒径的大小有一定的联系,在混合料中集料最大粒径和橡胶颗粒掺量相同的条件下,掺加4目橡胶颗粒的路面具有较好的减振能力;由于SBS改性沥青比普通沥青具有更高的粘韧性,和橡胶颗粒作用时使橡胶颗粒的变形能力减弱,因此在混合料的集料最大粒径和橡胶颗粒掺量以及橡胶颗粒粒径相同的条件下,SBS改性沥青路面的减振性能不如普通沥青路面;此外,在路面的混合料中,集料的最大粒径越大,路面的减振效果就越好,因而,在掺加橡胶颗粒的密实型低噪音路面中,为达到更好的减振降噪效果,结合实际情况,建议使用中粒式上面层或粗粒式上面层。


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