橋梁論文橋梁工程的生命周期環(huán)境影響成本

　　我國(guó)正在從橋梁工程建設(shè)大國(guó)向橋梁工程建設(shè)強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)，與此同時(shí)大規(guī)模的橋梁工程建設(shè)也帶來(lái)了不可忽視的環(huán)境問(wèn)題，當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展已成為國(guó)際結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的共同理念，環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展是促進(jìn)橋梁工程可持續(xù)發(fā)展的重要問(wèn)題，在分析橋梁工程建設(shè)帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題的同時(shí)，橋梁工程生命周期環(huán)境影響成本分析也逐漸成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

　　《世界橋梁》(雙月刊)創(chuàng)辦于1973年，原名為《國(guó)外橋梁》，于2002年更名。現(xiàn)由中國(guó)鐵路工程總公司主管，中鐵大橋局集團(tuán)有限公司主辦，中鐵大橋局集團(tuán)武漢橋梁科學(xué)研究院有限公司出版?！妒澜鐦蛄骸分饕d世界橋梁工程領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)，包括設(shè)計(jì)理論、施工技術(shù)及管理、建筑材料、試驗(yàn)研究及理論計(jì)算等方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論探討，并重點(diǎn)突出報(bào)道世界各國(guó)橋梁工程領(lǐng)域的新理論、新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料、新方法及最新科研成果。

 

　　1、橋梁生命周期及環(huán)境成本組成架構(gòu)

　　橋梁生命周期包括橋梁的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)、橋梁所需各類材料的制造、開始橋梁的建造、橋梁的完工交付使用、超過(guò)橋梁使用期而被停用等過(guò)程，橋梁建設(shè)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題及工程建設(shè)成本控制可看作生命周期環(huán)境影響成本及同環(huán)境因素相關(guān)的生命周期成本，借助有效算法途徑算得分別表示為保護(hù)環(huán)境及環(huán)境成本控制的權(quán)重，確定保護(hù)環(huán)境及環(huán)境成本控制的發(fā)展趨勢(shì)，而后對(duì)橋梁工程建設(shè)總成本及各過(guò)程成本進(jìn)行說(shuō)明。

　　1.1運(yùn)用生命周期評(píng)價(jià)和生命周期成本分析理論，基于橋梁工程生命周期環(huán)境影響因素的多樣性和復(fù)雜性，按照科學(xué)性、完整性等原則橋梁工程環(huán)境影響成本分為資源消耗成本、大氣污染成本、噪聲污染成本和固體廢棄物污染成本五種類型，建立橋梁工程生命周期環(huán)境影響成本分析指標(biāo)體系。

　　1.2通過(guò)分析橋梁工程從設(shè)計(jì)、原材料生產(chǎn)與加工、現(xiàn)場(chǎng)的施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)以及橋梁的廢棄等生命周期 5個(gè)階段，針對(duì)其生命周期各階段環(huán)境影響成本的類型及特點(diǎn)，確定各階段不同環(huán)境影響成本指標(biāo)的計(jì)算方法，將環(huán)境負(fù)荷轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)值，綜合分析橋梁工程生命周期多階段多因素的環(huán)境影響成本，最終建立橋梁工程生命周期環(huán)境成本分析模型。

　　1.3應(yīng)用橋梁工程生命周期環(huán)境成本分析模型，對(duì)武漢市野芷湖大橋進(jìn)行生命周期環(huán)境影響成本分析研究。結(jié)果表明，野芷湖大橋的生命周期過(guò)程中，原材料生產(chǎn)與加工階段的環(huán)境影響成本最大，并且在各項(xiàng)環(huán)境影響成本中，由于資源消耗所造成的環(huán)境影響成本尤為明顯。該方法可作為量化橋梁工程生命周期環(huán)境影響成本的基本方法，用于橋梁工程環(huán)境影響的綜合評(píng)價(jià)。

　　2、橋梁生命周期環(huán)境影響及環(huán)境成本分析方法

　　2.1 明確邊界問(wèn)題

　　邊界由物理及時(shí)間兩個(gè)邊界組成，首先確定物理邊界，其同時(shí)有著保護(hù)環(huán)境及降低工程成本雙重目的，對(duì)橋梁生命周期中的橋梁的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)、橋梁所需各類材料的制造、開始橋梁的建造、橋梁的完工交付使用、超過(guò)橋梁使用期而被停用等過(guò)程，物理邊界集中后面4個(gè)過(guò)程，時(shí)間邊界的確定涵蓋橋梁生命周期的所有過(guò)程。

　　2.2 如何分析清單

　　分析清單集中由橋梁所需各類材料的制造、開始橋梁的建造、橋梁的完工交付使用、超過(guò)橋梁使用期而被停用等過(guò)程入手，同時(shí)兼顧保護(hù)環(huán)境及降低成本的雙重考慮，涵蓋同橋梁建設(shè)及環(huán)境保護(hù)涉及到的生命周期成本清單及生命周期環(huán)境影響清單。

　　2.3 明確保護(hù)環(huán)境及環(huán)境成本控制的權(quán)重

　　構(gòu)造橋梁建設(shè)項(xiàng)目中生命周期的環(huán)境影響因子，可得到，橋梁建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境影響總標(biāo)準(zhǔn)值為，影響類型在橋梁建設(shè)中所承擔(dān)的權(quán)重影響因素，得到同環(huán)境因素相關(guān)的橋梁生命周期成本，式中BC為與環(huán)境因子有關(guān)的橋梁工程生命周期成本規(guī)范值;D代表輸入階段矩陣;U代表輸入階段成本價(jià)格矩陣;GDP代表年平均國(guó)內(nèi) GDP。所以，可得到環(huán)境同成本的相關(guān)性。式中GE，A為A方案橋梁生命周期環(huán)境影響權(quán)重，A代表A規(guī)劃中橋梁工程生命周期成本影響權(quán)重;j代表橋梁工程規(guī)劃的種類。旨在維持環(huán)境影響同成本間的平衡關(guān)系，借助Pythagoras及Cathetus方程式，得到精確后的影響權(quán)重值。

　　3、橋梁生命周期環(huán)境影響成本

　　3.1橋梁建設(shè)所需材料型成本：包括橋梁工程建設(shè)當(dāng)中材料制造及加工與橋梁建造等過(guò)程所耗費(fèi)的各種材料成本，主要是各過(guò)程當(dāng)中耗費(fèi)的鋼材、錳、石灰石及煤炭、石油、天然氣等諸多燃料。

　　3.2水污染成本：橋梁建設(shè)于生命周期各過(guò)程中對(duì)橋梁區(qū)域周邊水污染引起的成本，主要集中在生活污水、生活垃圾任意排放、丟棄，橋梁建造時(shí)產(chǎn)生多種污染物，攪拌機(jī)等產(chǎn)生的水泥及廢水以及橋梁附屬設(shè)施污水的排放，橋面徑流等對(duì)水體造成的嚴(yán)重污染。水污染物集中在COD、氰化物和重金屬。

　　3.3空氣污染成本：橋梁建設(shè)于所有生命周期過(guò)程中對(duì)空氣引起污染的成本，水泥、砂石、混凝土等建設(shè)材料輸送、卸貨產(chǎn)生的灰塵污染，攪拌機(jī)與加工時(shí)所產(chǎn)生的揚(yáng)塵和粉塵，及各種施工機(jī)械車釋放的多種有害廢氣等?？貧馕廴驹粗饕獮镃Ox、SO2、NOx、揚(yáng)塵和粉塵。

　　3.4噪聲所造成的污染成本：于橋梁建設(shè)生命周期當(dāng)中產(chǎn)生噪聲所引起污染污染帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)成本，包括噪聲所引起的直接污染成本和防止引起噪聲所進(jìn)行管理的成本。

　　3.5固體廢棄物丟棄所引起污染的成本：于橋梁建設(shè)生命周期整個(gè)操作中，由于固體廢棄物任意丟棄而帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)成本，包括建設(shè)及生活固體廢棄物隨意丟棄所造成的環(huán)境污染引起的成本。

　　4、實(shí)例分析

　　以八一大橋改造為例，提供兩種不同的橋梁規(guī)劃設(shè)計(jì)成本計(jì)劃，第一種規(guī)劃中采用混凝土箱梁同鋼箱梁相結(jié)合的設(shè)計(jì)，另外一種考慮鋼箱梁。

　　4.1由第二種方案生命周期環(huán)境影響成本同與環(huán)境因素相關(guān)的生命周期成本綜合考慮得到的總體成本較第一種方案要小，充分說(shuō)明單獨(dú)使用鋼箱梁橋兼顧環(huán)境保護(hù)問(wèn)題及建設(shè)成本最小兩方面都比混合梁橋要好，給橋梁工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、方案確定指明了方向。

　　4.2對(duì)比兩種方案后可知，第一種規(guī)劃的輸入過(guò)程成本小于第二種，不過(guò)第一種規(guī)劃輸出成本大于第二種，充分說(shuō)明橋梁建設(shè)生命周期當(dāng)中鋼箱梁比混合梁的生命周期成本高，不過(guò)帶來(lái)的環(huán)境影響小。兩者對(duì)環(huán)境影響基本集中于橋梁建造所需材料的生產(chǎn)及加工及橋梁建造等幾個(gè)過(guò)程，第一種規(guī)劃占整個(gè)比例的 71.24%，第二種規(guī)劃則達(dá)到81.31%。兩種方案不同階段輸入及輸出過(guò)程成本分別。

　　4.3在橋梁建設(shè)生命周期環(huán)境影響成本中，第一種規(guī)劃在材料制造過(guò)程中小于第二種，不過(guò)橋梁建造及使用過(guò)程中第二種規(guī)劃大于第一種的，明顯可知混合梁橋于材料制造過(guò)程環(huán)境影響小于鋼箱梁橋，不過(guò)于橋梁建造及已超出使用年限期，環(huán)境影響遠(yuǎn)超過(guò)鋼箱梁橋，給兩種規(guī)劃在各自過(guò)程的環(huán)境影響控制給予了有力指向。

　　4、結(jié)束語(yǔ)

　　環(huán)境保護(hù)問(wèn)題及橋梁建設(shè)造價(jià)控制兩方面，以研究橋梁工程生命周期能夠更為有效的減少環(huán)境影響與節(jié)約成本，由上述兩種方案可知，彼此各有優(yōu)點(diǎn)，故在橋梁建設(shè)中應(yīng)充分結(jié)合該兩種方案的優(yōu)勢(shì)，更好地指向建設(shè)。

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