基于全寿命周期成本分析的桥梁设计研究综述

吴哲

摘  要：尽管在桥梁的设计阶段投入了大量的精力和财力以确保整个生命周期桥梁的实用性和安全性，但它在建造、使用和维护的早期阶段可能出现的问题，减少资本投资，并基于对环境和可持续发展问题的研究，在桥梁拆除和全寿命周期成本的阶段进行了充分的研究和调查。整个寿命周期桥的设计在此阶段仍不完善，但是即使随着时间的推移进行技术创新，整个生命周期桥也得到了更广泛的应用，可以更好地为社会服务。

关键词：全寿命周期  成本分析  桥梁设计  研究

中图分类号：TU318           文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）08（a）-0057-03

A Review of Bridge Design Based on Life Cycle Cost Analysis

WU Zhe

（Jinan Jinqu Highway Survey Design Research Co.， Ltd.， Jinan， Shandong Province， 250000 China）

Abstract： Despite the design phase of the bridge invested a lot of energy and financial resources to ensure that the entire life cycle of the practicality and safety of the bridge， but it is in construction， operation and maintenance in the early stages of possible problems， reduce capital investment， and based on the study of environment and sustainable development issues， the bridge demolished and the whole life cycle cost of stage carried out adequate research and investigation. The design of the whole life cycle bridge is still not perfect at this stage， but even with technological innovation over time， the whole life cycle bridge has been more widely used， which can better serve the society.

Key Words： Life cycle; Cost analysis; Bridge design; Research

桥梁工程的设计与建设环境情况较为复杂，容易受到多个外部环境的影响，其中包含工程建设地区的地质条件以及氯离子破坏作用、钢筋腐蚀等。全寿命周期理论作为一种新的理论，其在桥梁工程设计与建设管理中具有较为广泛的应用，且效果十分显著。从全寿命周期理论出发，对桥梁设计的各内容与环节进行优化，在确保其全寿命周期的各项性能与质量可靠的同时，对其成本进行合理控制，能够有效提升桥梁设计与建设的经济效益，具有十分积极的作用和意义。结合工程实例，对其具体设计开展进行研究，以供参考。

1  全寿命周期的含义及特点

通常，整个寿命周期比建设项目的寿命长得多。因此，建筑项目的整个生命周期都与建筑的设计计划，建筑技术和建筑成本密不可分。此外，整个生命周期还包括总体寿命成本，具体是指在整个建筑过程中投入的资金，其成本水平直接影响建筑物的设计和建造。在特定的施工过程中，必须考虑施工项目的实际性能，以最大程度降低整个生命周期的施工成本。

2  全寿命周期理论与成本分析有关内容概述

基于全寿命周期理论的桥梁设计，实际是指在桥梁工程设计阶段，对其工程有关的全部过程与内容，包含桥梁设计与决策阶段、施工建设阶段、运行使用阶段、后期维护管理阶段等全部流程环节，进行有效把握和控制，以促进其整体设计优化提升，不断提高桥梁设计的质量和水平。施工技术与成本等因素之间存在密切的联系，桥梁工程的全寿命费用也是其全寿命周期的重要内容，主要包括工程建设全部过程中所投入的资金，其成本高低对工程设计与建设之间都存在直接的关系和影响，这就需要桥梁工程建设过程中，在充分考虑工程建设的实用性功能等情况基础上，对其全寿命周期建设成本进行最大化控制与优化。

全寿命周期成本分析不仅需要对桥梁设计与建设的成本进行充分考虑，还需要针对桥梁建设完成后使用期间的维护管理等各项成本内容进行分析，通过将未开成本折现计算成净现值的方式，通过合理设计对其全寿命周期成本进行合理评估和分析。成本分析的关键则在于在设计阶段对桥梁投入运行使用后的日常维护与管理等问题进行充分考虑，从而实现桥梁建设成本与社会成本、使用成本的综合评估，以确保其对资源的消耗使用最少，工程效益最高。

3  基于全壽命周期成本分析的桥梁设计原则与有关事项分析

（1）首先，其结构设计中应结合桥梁工程的全寿命周期成本分析法及其应用现状，通过完善的管理制度与设计规范制定，为桥梁设计提供相应的标准和依据。对桥梁设计的各个限值以及各类设计参数标准、新型施工技术与施工材料的推广应用等内容应进行明确，以确保其结构设计优化、合理，为桥梁工程的建设质量与成本控制提供保障。

（2）结合桥梁工程设计建设的目标以及实际情况，从专业技术规范与标准要求等方面出发，对其施工技术与建设成本、维护管理措施等进行合理设计，并注意加强桥梁工程耐久性与设计使用年限的控制管理，确保其设计方案得到优化提升。

（3）针对桥梁工程设计中的各种参数内容，利用全寿命周期成本分析法进行设计过程中，除对其各项因素进行考虑以进行桥梁工程建设的目标确定，以对其运营使用的质量效果进行保障外，还需要在设计中对不同等级的性能指标和参数设定的要求进行考虑，通过多次试验分析，对其最佳参数结果进行确定，以确保桥梁设计的质量和效果。

（4）完整的桥梁结构的性能设计是将所有者的需求转换为桥梁的技术性能描述。通过主要的技术研究，拟定好的结构尺寸、结构载荷分析、结构设计和详细设计形成各种选择，确保了设计意图，并且可以在桥梁的施工过程和生命周期内实现目标。换句话说，桥梁的结构性能设计是基于总体概念设计原则，并考虑了景观环境设计，需求以及基于桥梁给定使用寿命的所有结构性能设计。

（5）基于全寿命桥梁设计的环境生态设计主要是在整个寿命周期中更科学地执行各种任务，例如建筑、维护、改造和修复，从而充分满足可持续发展的需求。它还确保了桥梁结构设计方法更加科学。桥梁整个寿命周期对生态环境的影响主要取决于设计阶段的各項任务是否科学有效，而在设计阶段反映的桥梁是否会对生态效益产生负面影响。因此，为不断提高桥梁结构的环境效益，有必要将环境生态意识纳入桥梁设计的各个阶段。

（6）作为桥梁稳定和安全运行的重要管理技术手段，必须科学地进行桥梁的检查、维护和保养，并根据寿命综合考虑桥梁的设计。重要的是要意识到在不同阶段用于不同桥梁的测试，养护和维护技术的要求也不同。某些实现需要持续的优化和目标设计，以确保在下滑的早期阶段及时控制桥梁，有效地进行维护保养，有效地防止了各种桥梁疾病的进一步发展，科学地控制了维护和翻新费用，确保了桥梁的安全和稳定运行，并最大程度地减少了维护成本的投资。

4  实例分析

以某预应力组合箱梁结构的桥梁设计情况为例，该桥梁结构的等跨梁桥跨径设置为20m，其中，上部横向采用4片小箱梁组成，并且该工程建设的环境标准为Ⅰ类，桥梁工程主梁施工中采用强度等级为C50的混凝土材料，桥梁支座设计为板式橡胶支座，采用GYZ与GYZF4系列的有关产品进行施工应用。结合该桥梁工程的有关情况，要求在进行桥梁设计中采用全寿命周期成本分析法，通过对其以往的工程有关资料分析，对其寿命周期进行合理划分设置后，从桥梁工程的耐久性、美观性与使用性等因素综合考虑，对其最终设计方案进行优化确定，以为该桥梁工程的建设与后期运营管理等提供支持。

在对该桥梁工程采用全寿命周期成本分析过程中，主要划分为三个阶段，即对桥梁预应力箱梁的寿命周期进行划分以及结合桥梁工程的不同寿命周期阶段对各项因素进行分析，并进行桥梁工程性能强化设计。

对某桥梁工程的全寿命周期划分情况，在结合各影响因素对其桥梁工程的性能进行强化设计中，对不同设计方案的全寿命周期成本分析对比中，需要从桥梁工程全寿命周期内的各成本因素进行全面考虑，以进行最优化设计方案确定。上述对某桥梁工程的设计分析中，分别采用四五类桥梁的"两段模式"与"三段模式"等不同设计方案上，以可量化工程成本分析项目为主，包含桥梁工程的定期维护成本、不确定成本与效益等成本项目进行对比分析，结果显示"两段模式"的桥梁设计方案最合理。

5  结语

全寿命周期桥梁的建设，即桥梁的使用，维护，部件更换和回收，在设计初期就被考虑在内，并且根据环境成本来量化成本，从而提高了桥梁的耐用性。此外，考虑到桥梁从初始设计到回收的整个寿命周期成本，易于使用使桥梁的建设可以实现更可持续的发展。

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