李開(kāi)土

[摘 要]橋梁耐久性低、服務(wù)壽命短的問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)正常服務(wù)功能的發(fā)揮， 并給社會(huì)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。本文介紹了壽命周期成本分析的概念及其應(yīng)用于橋梁工程的發(fā)展歷程， 闡述了它的基本原理， 探討了橋梁壽命周期成本的構(gòu)成，說(shuō)明了橋梁全壽命成本分析對(duì)于橋梁設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)管理的重要性。

[關(guān)鍵詞]橋梁；壽命周期成本分析；機(jī)構(gòu)成本；使用者成本；風(fēng)險(xiǎn)與易損性成本

中圖分類號(hào)：F391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）10-0189-01

1 概述與問(wèn)題

近年來(lái)， 世界各國(guó)普遍認(rèn)識(shí)到，橋梁使用性能差、耐久性低、服務(wù)壽命短、全壽命經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)差等問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重影響了其正常服務(wù)功能的發(fā)揮，并且給養(yǎng)護(hù)、維修等后期運(yùn)營(yíng)管理工作帶來(lái)難以承受的巨大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)負(fù)擔(dān)，也使橋梁的建設(shè)管理面臨著極大的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。相關(guān)的典型問(wèn)題如下：

（1）在橋梁規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段，對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行比選時(shí)，只注重建設(shè)初期（ 包括設(shè)計(jì)與施工） 的成本，而忽視橋梁從規(guī)劃、建設(shè)到運(yùn)營(yíng)、破壞整個(gè)壽命周期的總成本。

（2）國(guó)內(nèi)橋梁工程招投標(biāo)中經(jīng)常是報(bào)價(jià)越低，得分越高，中標(biāo)的希望越大。這在客觀上助長(zhǎng)了橋梁建設(shè)中層層分包這種不良運(yùn)作方式的存在。工程的實(shí)際建設(shè)者往往是資質(zhì)差、技術(shù)力量薄弱、管理松散的隊(duì)伍，這將對(duì)橋梁的建設(shè)質(zhì)量十分不利。

（3）還有一些工程因?yàn)榉N種原因過(guò)分縮短建設(shè)周期，一味追求施工速度，難免出現(xiàn)違背科學(xué)規(guī)律的做法，也在一定程度上增加了橋梁的病害，減少了橋梁的壽命。

我國(guó)正處于橋梁建設(shè)的高峰時(shí)期，大量的在役與待建橋梁都面臨著如何保證其全壽命期間的安全、耐久及維護(hù)管理的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。因此關(guān)于橋梁全壽命周期有關(guān)問(wèn)題的研究有十分緊迫和現(xiàn)實(shí)的意義。

2 橋梁壽命周期成本分析方法的發(fā)展歷程及基本原理

壽命周期成本（ Life Cycle Cost，簡(jiǎn)寫(xiě)成LCC）及全壽命經(jīng)濟(jì)性概念首先由美國(guó)軍方于20世紀(jì)60年代提出，應(yīng)用于軍用器材采辦，并迅速推廣到民用企業(yè)。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，LCC方法逐漸應(yīng)用到道路交通行業(yè)，人們開(kāi)始研究建設(shè)項(xiàng)目的全壽命成本優(yōu)化問(wèn)題，從成本的角度提出全壽命管理的觀念，綜合考慮建設(shè)成本，選擇全壽命成本最優(yōu)的方案。

以美國(guó)為首的一些國(guó)家率先針對(duì)道路、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目提出了“壽命期成本分析”的概念，也稱為“全壽命經(jīng)濟(jì)分析”（Total LifeCycle Cost Analyze， 簡(jiǎn)號(hào)或LCCA）。全壽命經(jīng)濟(jì)分析法的本質(zhì)是要求在設(shè)計(jì)施工階段，不論是事先采取防護(hù)措施還是以后“壞了再修”，都要做出經(jīng)濟(jì)預(yù)算和比較，承建者要對(duì)工程的“全壽命”負(fù)責(zé)到底， 這樣可避免“短期行為”給后人帶來(lái)的麻煩與巨大經(jīng)濟(jì)損失。采用LCCA 法對(duì)項(xiàng)目評(píng)估的目的與標(biāo)準(zhǔn)是在保證工程壽命期的前提下，使綜合花費(fèi)成本最少，實(shí)現(xiàn)技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理，實(shí)行LCCA法的目的就是減少后期投資、提高項(xiàng)目質(zhì)量與性能。

3 橋梁壽命周期成本的基本構(gòu)成與計(jì)算、分析模型

3.1 基本構(gòu)成

橋梁壽命周期成本由“機(jī)構(gòu)成本”和“使用者成本”兩部分組成。“機(jī)構(gòu)”一般指橋梁的建設(shè)者和擁有者， 政府實(shí)體是典型的“機(jī)構(gòu)”。現(xiàn)在我國(guó)日益推廣執(zhí)行投資管理一體化的建設(shè)模式， 因此“機(jī)構(gòu)”的概念也明確了?！皺C(jī)構(gòu)成本”指橋梁規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工以及建成后的運(yùn)營(yíng)、維護(hù)等的成本的總和。具體地講， “機(jī)構(gòu)成本”包括以下內(nèi)容：（1）橋梁的規(guī)劃、設(shè)計(jì)等相關(guān)成本；（2）橋梁的施工和建設(shè)成本；（3）橋梁的常規(guī)維護(hù)成本；（4）構(gòu)件的修復(fù)費(fèi)用；（5）橋梁構(gòu)件更換成本；（6）橋梁更新的成本。

“使用者”是一個(gè)廣義的概念， 包括使用橋梁的車(chē)輛， 以及附近區(qū)域可能依靠橋梁進(jìn)出的商業(yè)和居民?！笆褂谜叱杀尽币话闶怯捎跇蛄旱墓δ苋毕荩ɡ鐦蛄合掭d、封閉或由于橋梁清掃、維修、修復(fù)和更換而限制通行） 所引起的額外費(fèi)用， 這些功能缺陷將可能導(dǎo)致車(chē)輛繞行，時(shí)間延誤和浪費(fèi)，事故率提高， 從而引起車(chē)輛的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用提高?！皺C(jī)構(gòu)成本”和“使用者成本”的具體構(gòu)成要視橋梁的具體情況進(jìn)行分析。一般情況下，橋梁全壽命周期成本可以定義為——在橋梁整個(gè)壽命周期內(nèi)所發(fā)生的一切與橋梁的建設(shè)、維護(hù)、管理等有關(guān)的費(fèi)用。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)與易損性成本

風(fēng)險(xiǎn)與易損性成本是“機(jī)構(gòu)成本”和“使用者成本”的組成部分，是由于橋梁具有抵抗意外和偶然事件的易損性缺陷所產(chǎn)生的。與其他成本相比，這是較容易被人們忽視的部分，主要是因?yàn)樵擁?xiàng)成本的發(fā)生與否存在偶然性和隨機(jī)性。但是，這部分成本在很多時(shí)候是不可忽視的，例如橋梁會(huì)由于地震而產(chǎn)生巨大的損失。工程的風(fēng)險(xiǎn)和不確定性通常是由于橋梁和環(huán)境因素相互作用而產(chǎn)生的部分或全部功能喪失所決定。其中，最常見(jiàn)的工程風(fēng)險(xiǎn)和易損性的誘因如下。

（1）與橋梁狀態(tài)相關(guān)的橋梁在承載力和壽命方面性能的降低。重復(fù)荷載作用下，隨著橋梁性能隨著時(shí)間退化，使用者面臨的風(fēng)險(xiǎn)及潛在的不方便也逐漸增大。橋梁的部分或全部失效會(huì)產(chǎn)生極大的麻煩，失效風(fēng)險(xiǎn)的增大將意味著失效導(dǎo)致的成本增大，因此失效風(fēng)險(xiǎn)的變化也應(yīng)計(jì)入成本中。這些直接和間接的成本將包括橋梁的更換、交通繞行、交通堵塞、生命喪失引起的費(fèi)用。

（2）地震易損性，主要針對(duì)處于地震區(qū)的橋梁，由于地震導(dǎo)致的人員、結(jié)構(gòu)和財(cái)物等損失。

（3）風(fēng)振易損性，主要指產(chǎn)生如龍卷風(fēng)、颶風(fēng)等意外風(fēng)現(xiàn)象所導(dǎo)致的損失。

（4）橋梁沖刷和洪水引起的損失（這方面的例子也很多，例如2003年隴海鐵路灞河橋由于人為挖砂導(dǎo)致洪水沖垮橋墩，引起列車(chē)停開(kāi)或繞道等嚴(yán)重問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)損失巨大）。

（5）超載和疲勞，超載現(xiàn)象在我國(guó)公路運(yùn)輸中較為普遍。超載會(huì)使橋梁疲勞應(yīng)力幅度加大，損傷加劇，甚至?xí)霈F(xiàn)超載引發(fā)的結(jié)構(gòu)破壞事故。另一方面，由于超載造成的橋梁內(nèi)部損傷不能恢復(fù)，將使得橋梁在正常荷載下的工作狀態(tài)發(fā)生變化，從而可能危害橋梁的安全性和耐久性。

（6）橋梁服務(wù)功能過(guò)時(shí)或落后的風(fēng)險(xiǎn)。

（7）其他風(fēng)險(xiǎn)。

4 相關(guān)案例分析

為了揭示全壽命周期成本分析的作用，下面從港珠澳大橋的案例進(jìn)行分析：

本案例不考慮風(fēng)險(xiǎn)成本和用戶成本。按照物價(jià)上漲系數(shù)為5%，社會(huì)折現(xiàn)率8%進(jìn)行時(shí)間價(jià)值折算，計(jì)算出橋梁全壽命成本為建設(shè)期成本6387000萬(wàn)元、營(yíng)運(yùn)期成本6091975萬(wàn)元、拆除成本638700萬(wàn)元、全壽命成本13117675萬(wàn)元。因此，建設(shè)期成本占全壽命成本的48.69%，而營(yíng)運(yùn)期成本仍占到了全壽命成本的46.44%。

分析大橋單位成本構(gòu)成可以看出，管理成本占管養(yǎng)成本的23.45%。養(yǎng)護(hù)成本占管養(yǎng)成本的32.86%。專項(xiàng)檢測(cè)成本占管養(yǎng)成本的1.34%，維修成本占管養(yǎng)成本的42.35%。維修周期按10年計(jì)算，主體工程中橋梁大修費(fèi)按照建安費(fèi)的3%考慮，引橋、換道立交等結(jié)構(gòu)及接線工程按照建安費(fèi)的1.5%考慮。經(jīng)分析，港珠澳大橋維修費(fèi)用約為2309409萬(wàn)元。營(yíng)運(yùn)期成本仍達(dá)到了6091975萬(wàn)元，約為建設(shè)期成本的95%。因此，在進(jìn)行方案選擇的投資決策和方案設(shè)計(jì)中，要綜合考慮全壽命周期工程成本，對(duì)每一投資設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全壽命周期成本分析，以求全壽命周期成本最小。

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)施LCCA 法對(duì)于處理橋梁建設(shè)中短期效益與長(zhǎng)期效益的關(guān)系有很好的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義；也是在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，逐漸提高我國(guó)的技術(shù)水平和管理能力，與國(guó)際接軌的重要方面。橋梁的全壽命分析理論不但可以用于新建橋梁的設(shè)計(jì)決策中，也適合與在役橋梁的維護(hù)管理策略的選擇方面。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳艾榮，吳海軍.關(guān)注橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性[J].中國(guó)公路， 2002，（23）.

[2] 洪乃豐.鋼筋混凝土基礎(chǔ)設(shè)施的腐蝕與全壽命經(jīng)濟(jì)分析[J].建筑技術(shù)， 2002，（4）.