声屏障是解决高速公路噪声污染问题最有效的控制手段,然而传统声屏障多属于均匀介质结构,降噪性能与材料的面密度有关,增加材料的面密度会带来材料成本以及施工难度的增大,这就限制了传统隔声材料的应用范围。周期性阵列式声子晶体结构为交通噪声控制有效控制提供了新思路。声子晶体周期性结构所具有的禁带特性在阻止弹性波传播上具有重要意义,但目前国内外的研究主要集中在频率带隙较高的理论研究方面,在工程实际中的应用还非常有限,让声子晶体周期结构的低频带隙应用到噪声控制方面,急需在其低频带隙机理和应用探索方面开展创造性的工作。因此,针对高速公路噪音的低频谱特征,将声子晶体理论应用于声屏障声学设计研究中,对其噪声控制具有重要的意义。本研究基于弹性波及带隙原理,通过对典型高速公路主要噪声频段的实测研究,得到声子晶体声屏障设计的主要降噪频段范围;运用有限元软件COMSOL Multiphysics对二维气-固周期性声子晶体声屏障带隙特性及声学结构开展仿真模拟计算,分析散射体结构参数和材料参数对声子晶体带隙范围的影响规律,并对其降噪效果进行研究;验证采用改扩建公路拆除的废弃波形梁护栏立柱作为声子晶体型声屏障的散射体的可行性;通过有限元模拟仿真和室内半消声波动实验,研究结果表明:(1)气-固二维周期性声子晶体带隙宽度主要由其声子晶体的结构参数确定,散射体材质对带隙影响不大;(2)典型高速公路主要噪声频率400Hz-800Hz频段范围内,使用回收的废弃波形梁护栏立柱作为散射体材料,设计的二维空气-空心钢梅花立柱周期性声子晶体型声屏障降噪效果可完全达到15dB及以上;(3)室内半消声实验中,对于主要噪声频段为400Hz-800Hz的高速公路,梅花形立柱组合声子晶体型声屏障降噪效果最优,平均可降噪27.9dB(A),最大插入损失为22.6dB;玻璃棉填充开槽钢立柱组合声子晶体型声屏障,平均可降噪24.3dB(A),最大插入损失为19.5dB;(4)回收废弃波形梁护栏立柱应用于声子晶体型声屏障设计是可行的,且具有良好的降噪效果,与传统材料的声屏障相比,成本降低40-70%,同时可以实现理念技术创新与废旧资源循环再利用的统筹结合。