基于全壽命周期成本的橋梁生命周期分析

基于全壽命周期成本的橋梁生命周期分析

橋梁的總使用壽命周期是指從設(shè)計(jì)到建成的橫跨橋梁的整個(gè)生產(chǎn)期所發(fā)生的總成本。壽命周期成本的概念自20世紀(jì)60年代美國(guó)軍方首次提出用于軍備采辦以來(lái)，迅速向其他行業(yè)滲透，20世紀(jì)80年代開始，逐漸應(yīng)用到交通領(lǐng)域進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目的全壽命成本優(yōu)化以往在研究橋梁結(jié)構(gòu)全壽命周期成本時(shí)，大多基于估算，即先估算修建一座橋大概需要的勞動(dòng)力、材料、設(shè)備的數(shù)量，再按勞動(dòng)力的工資、材料單價(jià)和設(shè)備單價(jià)進(jìn)行計(jì)算，由此確定橋梁的建設(shè)期成本2008年，西部交通科技項(xiàng)目《橋梁工程全壽命設(shè)計(jì)理論與方法研究》取得重大創(chuàng)新成果《湖北鄂東長(zhǎng)江公路大橋全壽命設(shè)計(jì)及周期成本分析研究》，這是國(guó)內(nèi)首次對(duì)實(shí)橋進(jìn)行全壽命設(shè)計(jì)和全壽命周期成本分析福州青口互通橋梁群，經(jīng)歷了從規(guī)劃設(shè)計(jì)，建造施工，運(yùn)營(yíng)維護(hù)，修復(fù)加固直至服役期滿拆除施工一整個(gè)完整的過(guò)程，論文以此為依托，對(duì)全壽命周期成本進(jìn)行了研究，并從最小期望壽命周期成本的原則出發(fā)，進(jìn)行了拆除方案的比選優(yōu)化。1橋梁全壽命周期成本構(gòu)成明確橋梁全壽命周期內(nèi)將會(huì)發(fā)生或可能發(fā)生的事件及對(duì)應(yīng)的成本，即確定全壽命周期成本的構(gòu)成及計(jì)算模型是應(yīng)用全壽命周期進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的重要前提。橋梁從無(wú)到有再?gòu)挠械綗o(wú)要經(jīng)歷規(guī)劃設(shè)計(jì)、建造施工、管理養(yǎng)護(hù)、維修加固、拆除重建、資源再利用等工序，這個(gè)完整的流程構(gòu)成了橋梁全壽命周期的總成本。對(duì)于在役橋梁，其過(guò)往成本包括設(shè)計(jì)、建造、管理、養(yǎng)護(hù)、維修等均有據(jù)可查，其分析的目的在于控制剩余壽命內(nèi)的成本消耗，比如管養(yǎng)和拆除等；對(duì)于新建橋梁，其分析的目的在于從源頭處，對(duì)整個(gè)壽命周期進(jìn)行宏觀把控，后續(xù)各個(gè)“成長(zhǎng)”環(huán)節(jié)不再相互割裂，這種一體化的設(shè)計(jì)思路，使得成本和費(fèi)用可以統(tǒng)籌起來(lái)考慮，貫穿始終。為未來(lái)大量的工程案例和數(shù)據(jù)積累，形成大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和相應(yīng)的規(guī)范準(zhǔn)則以便進(jìn)行工程成本核算和費(fèi)用評(píng)價(jià)提前做準(zhǔn)備。2橋梁全球生命周期的數(shù)學(xué)模型和分析步驟2.1橋梁模型成本組成高玲玲式中，C—全壽命周期成本；C論文在文獻(xiàn)式中：DC(designcost）——設(shè)計(jì)成本；CC(constructioncost）——建造成本；AC(Administrationcost）——管理成本；mC(maintenancecost）——養(yǎng)護(hù)成本；RC(rehabilitationcost）——維修加固成本；UC(usercost）——用戶成本；BC(backoutcost）——拆除成本；EC(environmentalcost）——環(huán)境影響成本。在橋梁模型中，用戶成本主要是指由于橋梁封閉交通以致無(wú)法正常通行使得交通延誤、改道繞行等引起的社會(huì)經(jīng)濟(jì)成本；環(huán)境成本主要是出于環(huán)?？紤]，一方面包含施工造成的環(huán)境破壞后的再修復(fù)成本，另一方面包含廢物回收再利用節(jié)約的成本。2.2橋梁全壽命周期成本的計(jì)算在對(duì)橋梁進(jìn)行全壽命周期成本分析時(shí)，可參照以下步驟(1）確定橋梁的基本特性，包括橋梁設(shè)計(jì)使用壽命、橋梁結(jié)構(gòu)形式、交通流模型、交通量預(yù)測(cè)、橋梁構(gòu)件的設(shè)計(jì)使用壽命等；（2）確定橋梁全壽命周期成本分析期，定義橋梁技術(shù)狀態(tài)、維護(hù)事件及發(fā)生時(shí)間等基本屬性；（3）確立不同的橋梁管理和維護(hù)策略方案；（4）選擇合適的橋梁劣化模型和參數(shù)；（5）確定服役期滿后的橋梁處理處置方案和回收利用方案；（6）計(jì)算各個(gè)備選方案的全壽命周期成本并轉(zhuǎn)換成同一基年的不變價(jià)值；（7）比較后給出決策建議，即全壽命周期成本最低的方案為最佳實(shí)施方案。3福州青口互聯(lián)橋群年終生涯成本分析3.1項(xiàng)目全壽命周期成本根據(jù)全壽命周期成本分析所遵循原則，結(jié)合福州青口互通橋梁群所在地特點(diǎn)進(jìn)行具體分析可知，按照傳統(tǒng)清單計(jì)價(jià)方法所列成本僅包含項(xiàng)目建設(shè)期，即竣工交付節(jié)點(diǎn)時(shí)所發(fā)生的成本，未考慮結(jié)構(gòu)使用年限、環(huán)境、結(jié)構(gòu)老化、維修等成本，亦未考慮前期橋梁結(jié)構(gòu)、交通流量等設(shè)計(jì)時(shí)的可控條件，將其通過(guò)項(xiàng)目全壽命周期管理方法進(jìn)行相應(yīng)折算可知，在不同使用條件、設(shè)計(jì)條件等綜合作用下，項(xiàng)目成本為單純按照清單計(jì)價(jià)法計(jì)算的成本的1.5～2.3倍之間，其中考慮了不同的施工方法對(duì)成本的影響。由此可知，項(xiàng)目全壽命周期成本與多種因素有關(guān)，是一個(gè)系統(tǒng)的、可變的、可調(diào)整的范圍。主橋全壽命周期成本構(gòu)成如圖1所示。3.2施工方案經(jīng)濟(jì)效益分析與評(píng)價(jià)根據(jù)上述分析可知，按照原支架法拆除方案所產(chǎn)生成本在項(xiàng)目全壽命周期中產(chǎn)生的影響不是此項(xiàng)目最優(yōu)成本，按照分析可知，將項(xiàng)目按照現(xiàn)場(chǎng)條件、環(huán)境條件、施工條件等進(jìn)行優(yōu)化分段并選擇不同施工方法后，可將原施工成本降到支架法方案的75%左右，并在全壽命周期條件下能夠取得更好的、更低的成本，在綜合了交通分流、管控等條件后，能夠取得更好的成本控制結(jié)果，并能夠取得更好的社會(huì)效益，綜合起來(lái)更優(yōu)。4項(xiàng)目全壽命周期成本控制隨著橋梁事業(yè)的蓬勃發(fā)展，全壽命周期理論越來(lái)越多地應(yīng)用到橋梁結(jié)構(gòu)的新建，維護(hù)和服役期滿的拆除工作中，這將為后續(xù)的研究提供大量的工程實(shí)例，并希望借此建立一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)池，為今后其他橋梁的全壽命周期成本控制提供案例和數(shù)據(jù)支持。在此基礎(chǔ)上，可深入研究工程項(xiàng)目成本評(píng)價(jià)和控制體系?，F(xiàn)有全壽命周期成本研究主要是針