基于全壽命周期理論普通公路小橋涵改造決策方法研究

遼寧省交通廳公路管理局 遼寧沈陽 110005

摘要：本文應用全壽命周期理論，制定普通公路小橋涵改造決策方案，將全壽命成本分析從加固施工階段的一次性投入拓展到舊橋加固后的整個生命周期，同時兼顧舊橋加固項目生命周期內的社會成本和環境成本。并通過鐵嶺某普通公路橋梁計算實例說明決策方法。計算結果為ACR=2.7642> 1，ACD=25.0356>0，說明該橋的改造方案選擇舊橋加固較建新橋從經濟角度出發更為合理。

關鍵詞：全壽命周期理論；小橋涵改造；決策方法

1.引言

普通公路橋梁由于長期的快速發展，存在大量的養護資金缺口，長期缺乏必要的加固改造，已經在一定程度上影響了普通公路的交通運輸。由于橋梁維修改造是一個復雜系統，影響其質量和使用功能的因素眾多，這些因素與橋梁質量和使用功能之間的關系錯綜復雜，本文引入全壽命周期成本理論，其意義在于對加固舊橋還是改建新橋的方案，在經濟上做出評價。

2.全壽命周期理論

2.1加固建設期成本分析

橋梁加固建設期成本包括與加固工程建設有關的直接費用和間接費用。加固直接費用就是各種資源的總消耗費用，應以實際花費為準，見式1。間接費用主要包含施工期間因限制或中斷交通所導致的間接損失費用；施工期暫時租用土地給社會農業和國民經濟造成的損失費用；施工期環境污染費用三個部分。通常情況下，間接費用占直接費用的40%。

（1）

—橋梁加固直接費用，萬元；

—施工設備和材料的消耗，萬元；

—各種人員的工資，萬元；

—其它加固直接費用，萬元。

2.2加固橋梁運營期成本分析

加固橋梁壽命周期成本除了包括上述直接費用、間接費用外，還有三方面費用應計入橋梁壽命周期內所發生的費用，橋梁壽命周期內所須進行的常規檢查和養護的費用，壽命周期內所須進行的橋梁維修的費用及由此引起的經濟損失的費用，運營期間環境污染費用。

1. 橋梁壽命周期內所須進行的常規檢查和養護的費用。加固后的橋梁與新建橋梁相比，日常檢查和養護比較頻繁，所需費用也會增多。常規檢查和養護屬于小修保養工作，一般不會影響橋梁通行能力，所涉及費用只包括人工費，油漆更換欄桿、局部修理等所消耗的材料費和機具費等等。全壽命周期內的常規檢查和養護的費用可按式2計算。

（2）

—橋梁壽命周期內所須進行的常規檢查和養護的總費用，萬元；

—社會折現率，%；；

—每年橋梁的常規檢查和養護費用，萬元；

—橋梁的壽命周期，年。

2. 壽命周期內所須進行的橋梁維修的費用及由此引起的經濟損失的費用。橋梁維修指的是修理、更換橋梁結構的較大損壞構件，如中小橋梁支座、伸縮縫等，橋面系的翻新鋪裝。橋梁維修一般要求限制交通，甚至會中斷交通，可按式3計算。

（3）

—壽命周期內所須進行的橋梁維修的費用及由此引起的經濟損失的總費用，萬元；—第j次橋梁維修的直接費用，萬元；

—第j次橋梁維修時所造成的用戶經濟損失的費用，萬元；

—第j次橋梁維修時所造成的相關產業的關聯損失費用，萬元；

—第j次橋梁維修時暫時租用土地造成的損失費用，萬元；

—橋梁加固后到第j次橋梁維修的時間間隔，年。

3. 運營期間環境污染費用。橋梁運營期間環境污染包括車輛排放的尾氣對人體健康、植被和橋梁結構等造成的損害，交通噪聲和振動產生的危害，車輛輪胎和橋面磨損產生的粉末揚塵危害等。一般可通過當地調查或專家咨詢的方式估算出年環境污染費用，假設壽命周期內的此項費用不變，則壽命周期內的環境污染費用，可由下式4計算。

（4）

綜上，橋梁加固工程的壽命周期成本。

2.3新建橋梁壽命周期成本分析

新建橋梁的壽命周期成本應包括修筑全新橋梁時產生的直接、間接的費用和壽命周期內產生的其它費用。計算公式見式5。

（5）

—橋梁結構的初始建設費用；

—壽命周期內環境污染費用；

—施工期因限制或中斷交通所導致的經濟損失的費用；

—交通設施費用；

—施工期暫時租用土地給社會農業和國民經濟造成的損失費用；

—橋梁壽命周期內所須進行的常規檢查和養護的費用；

—壽命周期內所須進行的橋梁維修的費用及由此引起的經濟損失的費用；

—新建橋梁時引起的路網改線費用；—拆除舊橋的費用。

2.4經濟評價指標ACD、ACR

在確定新建橋梁和加固橋梁的壽命周期成本的基礎上，可以進行經濟效益評價。由于新橋和加固橋梁的壽命周期不同，折算為年值成本評價較為合理，故可采用以下兩種經濟評價指標：年值成本差ACD和年值成本比ACR。

（6）

（7）

—新建橋梁的壽命周期，年；

—加固橋梁的壽命周期，年。

若計算結果ACD>0或ACR> 1，則說明橋梁加固相對于新建橋梁在經濟上是合理的；若ACD≤O或ACR≤1，則說明橋梁加固的決策相對于新建橋梁在經濟上是不合理的。利用ACD或ACR可解釋“農村公路養護技術對策”中橋梁改造方案的經濟決策問題。

3.經濟決策原則的擬定

鑒于《公路橋涵設計通用規范》（JTG D50-2004）中已經取消汽-10和汽-15級活載，據此應該提高農村公路橋梁的經濟決策等級，即將農村公路橋梁改造加固的經濟決策視為公路二級橋梁考慮。具體內容遵照《公路養護技術對策》中關于舊橋改造方案的經濟決策原則。以總效益最高或費用最低為基本目標，并以改建或加固可能投入的資金額度作為約束要求，擇優決策改造方案。滿足以下條件的可改建：第一，對于20～30年橋齡的，加固費用超過新建費用的50%，加固后壽命低于設計壽命60%的橋梁；第二，對于30～40年橋齡的，加固費用超過新建費用的40%，加固后壽命低于設計壽命40%的橋梁；第三，對于40年以上橋齡，加固費用超過新建費用的30%，加固維修后壽命低于設計壽命30%的橋梁。