桥梁全寿命周期成本分析在工程中的应用

第36卷第4期

2010年4月北京工业大学学报J O U R N A LO FB E I J I N GU N I V E R S I T YO FT E C H N O L O G Y

V o l .36N o .4A p r .2010桥梁全寿命周期成本分析在工程中的应用

胡江碧,刘　妍

(北京工业大学交通研究中心,北京　100124)

摘　要:为了探讨桥梁全寿命周期成本计算模型的可操作性,作者以国内某大桥为例,在专家调查法及评估方

法的基础上对桥梁全寿命周期成本构成中桥梁建设期成本、营运期成本和拆除成本进行分析与估算,得出该桥100

年的全寿命周期成本为20.76亿元.通过实例计算结果分析进一步证明了桥梁全寿命周期成本分析的必要性.

关键词:桥梁全寿命周期成本;建设期成本;营运期成本;拆除成本

中图分类号:U 442.1文献标志码:A 文章编号:0254-0037(2010)04-0500-06

收稿日期:2009-02-26.

基金项目:交通部西部交通建设科技项目资助(200431882225)作者简介:胡江碧(1965—),女,贵州毕节人,教授.

1　概述

我国的桥梁建设规模和发展速度已进入世界桥梁强国之列,各类桥梁53.36万座,其中,跨径超千米的特大型桥梁达7座.根据交通运输部调查结果显示,我国危桥数目逐年增多,绝大多数设计载重低于现行标准,结构也存在不同程度的损坏.传统的桥梁设计理论是从满足安全使用的角度出发,比较注重桥梁建设期成本的经济性,忽视了桥梁结构构件在使用中的耐久性和营运期桥梁的养护、检测及维修的经济性,造成桥梁使用一段时间后结构破坏严重,且营运过程中的管理、维修、养护成本以及对用户和环境的影响成本大幅度提高.有关专家预测,在未来10～20a 内,我国将提前迎来大范围的桥梁老化现象,大量的在役与待建桥梁都面临着寿命期间的安全、耐久及维护管理成本的经济性问题.从设计阶段就开始考虑桥梁的设计、施工、运营管理到寿命终结拆除处理等各阶段的桥梁全寿命周期成本的经济性具有重要社会经济意义.但是由于我国桥梁管理的原始统计数据匮乏,使桥梁全寿命周期成本计算模型在工程中的应用难度大.

桥梁全寿命周期成本分析(b r i d g el i f e -c y c l e c o s t a n a l y s i s ,B L C C A )是在桥梁全寿命设计(b r i d g e l i f e -

c y c l e

d

e s i g n ,B L C D )研究基础上提出的一种全新的成本分析理念[1],它综合考虑安全、耐久、适用、经济、

美学、人文、生态等各方面的性能要求,实现桥梁的可持续发展.在桥梁设计分析时,必须要确定桥梁从初始建设到寿命期终结的总成本.

根据桥梁全寿命周期成本框架体系研究,桥梁全寿命周期成本是桥梁在其寿命期内耗费的各种资源消耗费用的总称,包括整个桥梁寿命期内用于桥梁规划、研究、设计、实验、施工、养护、检测、维修、管理、拆除等各阶段作业所支付的费用[2-3]

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作者结合桥梁全寿命周期成本研究成果进行实例探讨,通过预测规划设计阶段、施工阶段、营运阶段和拆除阶段成本,确定满足桥梁功能需求与经济约束的最佳方案,从而更加合理、有效地利用资金,在保证桥梁安全的前提下,使有限的资金发挥最大效益.这对于推广全寿命周期成本分析理念以及提高桥梁工程投资经济效益等方面,不仅有着重要的科学价值,而且还有广泛的工程应用前景和重大的社会和经济效益.2　工程概况

2.1　桥型方案布置

国内某大桥为国家“十一五”重点交通基础建设项目.该大桥为主跨926m 双塔混合梁斜拉桥,跨径

　第4期胡江碧,等:桥梁全寿命周期成本分析在工程中的应用布置:(4×70+926+4×70)m ,按6车道高速公路标准设计,主桥长1476m .主桥桥型方案如图1所示

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图1　桥型方案示意图

F i g .1　S k e t c hm a p o f b r i d g e p r o j e c t

该大桥采用了寿命设计思想,即从桥梁结构规划、设计、建设、运营管理以及拆除的各个阶段寻求恰当方法和措施来满足桥梁结构寿命周期的总体需求(文化、使用、成本、生态等)最优.

2.2　桥梁结构构件分类

该桥是大跨径混合梁斜拉桥结构体系,主要构件的功能、构造形式、所处位置和材料等不同,桥梁各构件在特定使用条件、环境条件、管理条件下其退化模式也完全不同,须在不同时间对每个结构构件进行各种检测、养护、维修或更换处理.

根据桥梁构件的管理、养护与维修情况对该大桥主桥结构构件进行分类,如图2所示.

根据桥梁构件的管理、养护与维修计划,对构件进行分类并分别确定其可能发生的检测、养护、维修的时间及其相应的成本,确定桥梁结构的营运期成本,并最终得到桥梁的全寿命周期成本

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图2　桥梁结构构件分类

F i g .2　C l a s s i f i c a t i o no f b r i d g e s t r u c t u r e

3　桥梁全寿命周期成本构成

结合桥梁全寿命周期成本研究成果,该大桥全寿命周期成本构成如图3所示.限于我国桥梁全寿命设计与管理理念刚刚开始,以往对桥梁管理、养护与维修的统计资料十分匮乏,各项成本计算参数值很难取定.作者采用专家调查法对国内桥梁设计、管理养护、检测单位专家,高校相关专业老师等进行了调查,得到具有代表性的全寿命周期成本分析的基本参数值.

调查范围围绕与研究桥梁桥型、环境、管理相似的国内10余座大中桥,包括:军山长江大桥、武汉长江二桥、武汉长江三桥、舟山桃夭门大桥、朱家尖跨海大桥、南京长江二桥、南京长江三桥、上海南浦大桥、上501

北　京　工　业　大　学　学　报2010年海杨浦大桥、上海徐浦大桥

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图3　桥梁全寿命周期成本构成

F i g .3　C o m p o s i t i o n o f B r i d g e L i f e C y c l e -c o s t

4　全寿命周期成本分析与计算

4.1　建设期成本组成分析与计算

桥梁建设期成本包括桥梁从开始规划到施工阶段涉及到的管理、规划、设计、施工等发生的费用.

根据该桥《主桥设计总说明》、《施工图预算———总预算表》和《公路基本建设工程概算、预算编制办法》(J T GB 06—2007)[4],该桥建设期成本为11.9亿元

[5].4.2　营运期成本组成分析与计算

1)

管理成本

图4　大桥的管理机构模式F i g .4　M o d eo f b r i d g e m a n a g e m e n t o r g a n i z a t i o n 桥梁管理成本主要包括2部分:管理人员费用

和管理服务费用.

该大桥管理有限公司是由私人控股,其管理模式

具有私人性质.本研究以调研的国内38座桥梁为基

础,确定该大桥的管理模式,如图4所示.

根据专家调查及评估结果分析并参考国内其他

大桥数据,确定该桥管理成本为179万元/a .

2)养护成本

桥梁养护成本主要包括:养护人员费用和其他养

护费用(养护材料和检测工具损耗费).根据《桥梁全寿命设计指南》[6]、该大桥养护手册、专家调查及评估结果分析并参考国内其他大桥数

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