鐵路聲屏障聲學(xué)構(gòu)件的抗疲勞性能檢測

隨著我國鐵路運(yùn)輸事業(yè)的持續(xù)發(fā)展，我國在鐵路建設(shè)與運(yùn)營領(lǐng)域的技術(shù)更是取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了多次大提速。鐵路交通極大縮短了區(qū)域之間的距離，給區(qū)域交流和人們的生產(chǎn)生活帶來諸多便利，但同時(shí)，也有一些負(fù)面影響，噪聲污染就是其中一個(gè)方面。

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眾所周知，鐵路系統(tǒng)的噪聲不僅與鐵路建設(shè)技術(shù)有關(guān)，同時(shí)也和行駛車速具有很大關(guān)系。普通鐵路雖然行駛速度慢，但由于技術(shù)原因，其輪軌系統(tǒng)噪聲較為突出；而我國高速鐵路運(yùn)行時(shí)速高達(dá)300km/h以上，雖然輪軌系統(tǒng)噪聲有較大改善，但由于車速較快，空氣動(dòng)力噪聲又成為主要的鐵路噪聲。

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為降低噪聲的影響，通常會(huì)用到聲屏障，尤其是鐵路線路穿過居民住宅、學(xué)校、醫(yī)院等對噪聲污染較為敏感的地點(diǎn)時(shí)，鐵路兩側(cè)都普遍采取設(shè)置聲屏障措施。加上聲屏障具有裝配式施工、安裝效率高、易維護(hù)保養(yǎng)等特點(diǎn)，在鐵路運(yùn)營系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

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檢測的必要性

鐵路聲屏障是建于鐵道線路兩側(cè)用以降低列車運(yùn)行噪聲對聲環(huán)境產(chǎn)生影響的構(gòu)筑物，而真正發(fā)揮隔聲、吸聲作用的，是其中的聲屏障聲學(xué)構(gòu)件。但在列車運(yùn)營過程中，對聲屏障聲學(xué)構(gòu)件質(zhì)量也是一種考驗(yàn)。

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列車經(jīng)過聲屏障時(shí)引起周圍空氣壓力突變，形成一個(gè)瞬態(tài)脈沖，能在極短的時(shí)間內(nèi)相繼出現(xiàn)交替的正、負(fù)壓力，這一壓力波隨即會(huì)作用于聲屏障表面。若列車以更高的速度行駛，則此脈沖風(fēng)壓還會(huì)變的更大，且在設(shè)計(jì)使用壽命期，聲屏障需承受的列車脈動(dòng)風(fēng)壓作用高達(dá)數(shù)百萬次，嚴(yán)重威脅鐵路兩邊聲屏障的結(jié)構(gòu)安全和正常使用。如果聲屏障遭受疲勞破壞，不僅直接帶來嚴(yán)重?fù)p失，還可能因此導(dǎo)致鐵路無法正常運(yùn)營，給各相關(guān)方帶來更大的損失。

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抗疲勞性能是控制聲屏障產(chǎn)品在一定速度、一定對數(shù)通過列車使用年限內(nèi)安全的重要指標(biāo)，因此，在聲屏障設(shè)計(jì)階段，應(yīng)合理地評估列車通過時(shí)產(chǎn)生的脈動(dòng)壓力以及其他多種載荷作用下的疲勞性能，使產(chǎn)品能夠滿足使用場景下對抗疲勞性能的要求。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)采用科學(xué)的方法對聲屏障聲學(xué)構(gòu)件進(jìn)行抗疲勞性能測試，及時(shí)淘汰掉不能滿足性能要求的產(chǎn)品。

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抗疲勞性能檢測

《鐵路聲屏障聲學(xué)構(gòu)件》（TB/T 3122-2019）中明確要求“列車設(shè)計(jì)運(yùn)行速度200km/h以上的鐵路線上的聲屏障聲學(xué)構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行抗疲勞試驗(yàn)”。雖然聲屏障聲學(xué)構(gòu)件承受的橫向荷載主要有列車氣動(dòng)力荷載和自然風(fēng)荷載，但考慮到自然風(fēng)荷載為偶發(fā)，抗疲勞試驗(yàn)荷載取列車氣動(dòng)力荷載。

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為防止做無用功，一定要注意對于試樣的選擇，以常見的鐵路插板式金屬聲屏障為例，抗疲勞性能試樣應(yīng)從吸聲性能、隔聲性能試驗(yàn)合格的試樣中隨機(jī)抽取一塊；試驗(yàn)過程中應(yīng)注意設(shè)備的調(diào)試與試樣的正確安裝，確保聲學(xué)構(gòu)件整單元均衡受力。

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抗疲勞試驗(yàn)時(shí)，按照不同材質(zhì)、運(yùn)營流量和運(yùn)行速度計(jì)算疲勞載荷，采用疲勞試驗(yàn)機(jī)在正弦循環(huán)載荷下、振動(dòng)頻率4 Hz、進(jìn)行4×10⁶次疲勞循環(huán)試驗(yàn)。在按照規(guī)定試驗(yàn)方法進(jìn)行疲勞試驗(yàn)后，聲屏障聲學(xué)構(gòu)件不應(yīng)發(fā)生內(nèi)外結(jié)構(gòu)損壞，如：裂縫、面板破損、黏結(jié)失靈以及五金件松動(dòng)等功能障礙的現(xiàn)象。

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通過抗疲勞試驗(yàn)，可以科學(xué)判斷聲屏障構(gòu)件在交變載荷作用下的疲勞強(qiáng)度，找到發(fā)生疲勞斷裂的限值，根據(jù)試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)分析判斷產(chǎn)生疲勞的原因，為聲屏障的安全使用提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。