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公路混凝土路面轮胎/路面噪声特性研究

张正伟  
【摘要】:路面噪声是公路建设行业面临最为紧迫的路面特性问题之一,与混凝土路面的表面纹理构造特征密切相关;特别是城市地区主要交通要道附近,或人口密集、交通量大的地区,路面噪声严重影响人们的日常工作及生活,给人的生理及心理健康带来潜在危害。如何寻求安静适宜的混凝土路面纹理构造类型,以及建立轮胎/路面噪声的分区与限制标准,已成为工程技术部门必须考虑和亟待解决的问题。本研究针对甘肃省内具有代表性的混凝土路面纹理构造类型,进行混凝土路面平整度、宏观构造、细观构造与轮胎/路面噪声的同步测试,综合运用多种统计学分析方法,对常见混凝土路面的轮胎/路面噪声特性展开系统深入的研究,主要研究内容及成果如下: (1)运用Origin线性回归与Pearson相关性分析方法,通过T检验统计量的双侧检验,定量描述混凝土路面纹理构造特征与轮胎/路面噪声之间的相互关系。研究表明,混凝土路面轮胎/路面噪声与平整度、构造深度之间存在显著的相关性;而与路面摩擦无直接关系,即可以在不牺牲路面安全性能的条件下,获得较为“安静”的混凝土路面纹理构造类型。 (2)针对轮胎/路面噪声进行A计权声级评价时,引入SPSS频数分析方法,深入统计各混凝土路面轮胎/路面噪声的声级范围与分布形态。研究表明,常见混凝土路面纹理构造类型对应轮胎/路面噪声的声压级水平,主要分布在95~107dB(A)范围;而沥青混凝土路面的轮胎/路面声压级水平普遍低于水泥混凝土路面,并分别对各混凝土路面纹理类型的轮胎/路面噪声机理进行阐述。 (3)采用1/3倍频程频谱分析,系统研究各混凝土路面纹理类型对应轮胎/路面噪声的频域范围及频率构成;同时,通过1/12倍频程频谱分析,进一步揭示刻槽间距和接缝位置对混凝土路面轮胎/路面噪声的影响。研究表明,常见混凝土路面对应轮胎/路面噪声的峰值频率主要集中在800~1250Hz范围,且接缝位置对峰值频率的贡献较为明显。 (4)引入K-均值聚类分析,以各混凝土路面纹理类型对应轮胎/路面噪声的均值、中值、最小值及最大值作为分析变量,采用相关系数和欧氏距离分别表针变量的相似、差异程度,进行混凝土路面轮胎/路面噪声的初始分类。研究表明,17种混凝土路面纹理类型的轮胎/路面噪声凝聚为3类,且相同聚类内部的轮胎/路面噪声均方差很小,具有明显的相似性;而不同聚类之间轮胎/路面噪声的均方差较大,呈现出较大的差异性。 (5)基于轮胎/路面噪声的区域边界划分理念,在K-均值初始分类的基础上,根据不相邻噪声分区的“边界凝聚中心”(最小值、最大值凝聚中心)不重叠原则,分析和确定混凝土路面轮胎/路面噪声1-2区的边界限值。 结合初始聚类2对应轮胎/路面噪声范围的95%分位值,分析和确定混凝土路面轮胎/路面噪声2-3区的边界限值,并据此提出新建混凝土路面的轮胎/路面噪声限值参考标准:即条件允许情况下,不允许新建混凝土路面的轮胎/路面噪声测试值出现在3区,特别是噪声敏感项目;否则,必须通过接缝修复、恢复路面平整度等方式,改善和降低混凝土路面的轮胎/路面噪声水平,使其向2区甚至1区转移。


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