橋梁加固設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法研究
——基于壽命周期成本的視角

田建輝

（陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西安 710018）

橋梁加固設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法研究
——基于壽命周期成本的視角

田建輝

（陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西安 710018）

基于工程經(jīng)濟(jì)學(xué)中資金時(shí)間價(jià)值理念的指導(dǎo)，對(duì)成本年值動(dòng)態(tài)分析方法加以運(yùn)用，分析橋梁加固設(shè)計(jì)在壽命周期內(nèi)所需支付的各項(xiàng)成本費(fèi)用，并構(gòu)建橋梁改造經(jīng)濟(jì)分析比選模型。由此，壽命周期成本視角下橋梁加固設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法得以提出，通過(guò)工程案例分析比選過(guò)程可知橋梁維修與加固方案。

橋梁；壽命周期成本；加固設(shè)計(jì)；比選模型

一、研究背景與理論基礎(chǔ)

（一）研究背景

在橋梁的整個(gè)壽命周期中，對(duì)其進(jìn)行及時(shí)維護(hù)與加固是十分必要之事。以往橋梁加工設(shè)計(jì)方案的選擇多以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為入手點(diǎn)，要求方案對(duì)技術(shù)的先進(jìn)性與可行性予以滿足。然而，在經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)上，卻只將加固設(shè)計(jì)方案的初始投資費(fèi)用視為重點(diǎn)，忽略了對(duì)橋梁在運(yùn)營(yíng)期支出的分析與評(píng)價(jià)。實(shí)際上，橋梁在運(yùn)營(yíng)期的維修會(huì)增加其運(yùn)營(yíng)成本，若只考慮橋梁在最初建設(shè)期的投資費(fèi)用而未對(duì)其整個(gè)壽命周期的費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算便做出決策，是存在很大的片面性的。橋梁工程項(xiàng)目總成本的最小化，應(yīng)以其整個(gè)壽命周期為視角進(jìn)行造價(jià)與成本問(wèn)題的把握。

（二）理論基礎(chǔ)——橋梁壽命周期成本構(gòu)成

以學(xué)者對(duì)橋梁壽命周期成本框架體系的研究為依據(jù)，本文認(rèn)為，橋梁壽命周期的成本應(yīng)是其在整個(gè)壽命周期內(nèi)所消耗的全部資源支出費(fèi)用的總稱，包括壽命期內(nèi)用于橋梁規(guī)劃、研究、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、施工、養(yǎng)護(hù)、監(jiān)測(cè)、維修、管理以及拆除等等全部環(huán)節(jié)作業(yè)所支出的費(fèi)用，通常，可劃分其為建設(shè)期與運(yùn)營(yíng)期的支出費(fèi)用。橋梁加固設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)主要從其建設(shè)期費(fèi)用與運(yùn)營(yíng)期費(fèi)用兩方面進(jìn)行把握，基于工程經(jīng)濟(jì)學(xué)原理中的資金時(shí)間價(jià)值理念，將橋梁在兩階段發(fā)生的費(fèi)用折現(xiàn)為同一時(shí)點(diǎn)的價(jià)值，通過(guò)向可加性函數(shù)的轉(zhuǎn)變，提供不同方案的比較。對(duì)成本年值動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)分析方法加以采用，進(jìn)行備選方案經(jīng)濟(jì)模型的構(gòu)建，對(duì)不同方案的平均年費(fèi)用予以量化，然后做出綜合性判斷，最終確定優(yōu)選方案，即平均年費(fèi)用最小的方案，以此實(shí)現(xiàn)橋梁整個(gè)壽命周期成本支出的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化。

二、基于壽命周期成本法的橋梁加固設(shè)計(jì)項(xiàng)目費(fèi)用分析

（一）建設(shè)期費(fèi)用分析

根據(jù)損益人的不同，橋梁建設(shè)期的成本費(fèi)用支出應(yīng)劃分為投資方費(fèi)用與用戶費(fèi)用兩部分內(nèi)容。

1.投資方費(fèi)用。在橋梁建設(shè)期，投資方的費(fèi)用支出主要有對(duì)舊橋原有的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)與分析的評(píng)定費(fèi)用、舊橋加固設(shè)計(jì)方案所支出的設(shè)計(jì)費(fèi)用以及橋梁加固方案實(shí)施初期所支出的投資費(fèi)用，上述各項(xiàng)費(fèi)用分別用表示。其中，橋梁加固方案實(shí)施初期所支出的投資費(fèi)用主要包括建筑安裝費(fèi)、設(shè)備與工具購(gòu)置費(fèi)以及用于橋梁工程建設(shè)的其他費(fèi)用，這些費(fèi)用可依據(jù)概算定額與國(guó)家制定的相關(guān)取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)予以確定。

2.用戶費(fèi)用。在橋梁建設(shè)期，用戶的費(fèi)用支出主要包括五方面內(nèi)容：（1）橋梁加固施工對(duì)客貨運(yùn)輸費(fèi)用的提高額，其計(jì)算可以由橋梁施工之前的運(yùn)輸成本同加固施工階段所支付的運(yùn)輸成本的差額得出；（2）使附近公路交通擁擠或堵塞造成的損失，在施工階段，會(huì)有一部分原本能夠從橋梁處通行的車輛選擇分流至附近其他公路上，這會(huì)增加附近公路的交通量，進(jìn)而降低行車的平均速度，致使單位運(yùn)輸成本升高；（3）貨物在途時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成的損失，這部分費(fèi)用是由貨物運(yùn)輸速度的減緩致使資金周轉(zhuǎn)時(shí)間延長(zhǎng)而引起的，可根據(jù)在途物資所需資金利息的增加進(jìn)行計(jì)算；（4）旅客在途時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成的損失，應(yīng)根據(jù)旅客在延長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)原本能夠創(chuàng)造的價(jià)值所帶來(lái)的國(guó)民收入的增加進(jìn)行計(jì)算；（5）交通或貨損事故增加造成的損失，交通事故增加的費(fèi)用根據(jù)事故率差與事故平均損失費(fèi)用計(jì)算，貨損事故增加的費(fèi)用根據(jù)貨損率差與年度在途貨物平均價(jià)格計(jì)算。上述各項(xiàng)費(fèi)用分別用 ECU1、ECU2、ECU3、ECU4、ECU5表示。

由此可推知，橋梁加固設(shè)計(jì)在建設(shè)期的成本費(fèi)用支出為：

（二）運(yùn)營(yíng)期費(fèi)用分析

為了向橋梁的正常運(yùn)營(yíng)提供切實(shí)的保障，使橋梁的使用壽命最大限度地延長(zhǎng)，應(yīng)在建設(shè)完成后對(duì)其進(jìn)行及時(shí)且必要的維修與加固，在加固運(yùn)營(yíng)期，橋梁的成本費(fèi)用支出應(yīng)劃分為保養(yǎng)與維修工程支出凈現(xiàn)值、環(huán)保支出凈現(xiàn)值兩部分內(nèi)容。

1.保養(yǎng)與維修工程支出凈現(xiàn)值。在橋梁運(yùn)營(yíng)期，對(duì)保養(yǎng)與維修工程的費(fèi)用支出凈現(xiàn)值進(jìn)行細(xì)分，還可包括三種類型：（1）保養(yǎng)與小修工程費(fèi)用的凈現(xiàn)值。指為了使橋梁以一種完好的狀態(tài)通暢運(yùn)行而對(duì)其進(jìn)行的預(yù)防性保養(yǎng)，或者對(duì)輕微損壞部分進(jìn)行修補(bǔ)所支出的成本費(fèi)用，需要接受保養(yǎng)與小修的部分通常不會(huì)對(duì)橋梁的通行能力產(chǎn)生太大的影響。此環(huán)節(jié)所要做的工作大致有清理橋面雜物、對(duì)橋梁泄水孔進(jìn)行疏通、局部修理橋面的鋪裝層以及監(jiān)測(cè)橋梁在運(yùn)營(yíng)期的健康狀況等。（2）中修工程費(fèi)用的凈現(xiàn)值。指定期維修橋梁的普通磨損以及局部磨損，必要的情況下需要對(duì)交通進(jìn)行短時(shí)間的限制。該階段的歷時(shí)狀況需要以橋梁的具體磨損或損壞狀況為依據(jù)加以明確，通常情況下其費(fèi)用計(jì)算需均攤至各年，以期對(duì)計(jì)算予以簡(jiǎn)化。（3）大修工程費(fèi)用的凈現(xiàn)值。指為了使橋梁能夠正常運(yùn)行，保證足夠的通行能力而周期性地治理橋梁較大范圍與程度的損壞。此階段對(duì)限制與中斷交通的要求比較高，通常包括重新鋪裝橋面，對(duì)橋梁支座進(jìn)行更換等，計(jì)算過(guò)程中，需要將各次支出作為終值進(jìn)行折現(xiàn)。

2.環(huán)保支出凈現(xiàn)值。在橋梁運(yùn)營(yíng)期內(nèi)，治理環(huán)境污染、實(shí)施環(huán)境保護(hù)所支出的成本費(fèi)用凈現(xiàn)值的計(jì)算可按照以下思路進(jìn)行：采取專家咨詢或?qū)嵉卣{(diào)查的方式估算年環(huán)境保護(hù)費(fèi)用，做出壽命周期內(nèi)該項(xiàng)目費(fèi)用以等額年值支出的假設(shè)。

綜上，橋梁加固設(shè)計(jì)在運(yùn)營(yíng)期的成本費(fèi)用支出凈現(xiàn)值為：

（三）建立方案比選模型

經(jīng)由上述分析，橋梁加固設(shè)計(jì)方案在整個(gè)壽命周期內(nèi)的總成本可通過(guò)公式ET=EC+ER進(jìn)行表示，以此為基礎(chǔ)，需要對(duì)年值法予以采用，對(duì)壽命周期內(nèi)的全部費(fèi)用現(xiàn)值根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)折現(xiàn)率進(jìn)行等額年值的折算，由此得出平均年費(fèi)用，然后根據(jù)平均年費(fèi)用做出評(píng)價(jià)與比較。

標(biāo)準(zhǔn)折現(xiàn)率是由國(guó)家統(tǒng)一制定的決策參數(shù)，它向國(guó)家在宏觀經(jīng)濟(jì)層面開(kāi)展的對(duì)投資活動(dòng)的激勵(lì)或抑制工作提供有力支持。如果標(biāo)準(zhǔn)折現(xiàn)率過(guò)高，一些經(jīng)濟(jì)效益好的項(xiàng)目可能會(huì)被否定，進(jìn)而造成資金積壓的問(wèn)題；而若標(biāo)準(zhǔn)折現(xiàn)率過(guò)低，又可能出現(xiàn)很多經(jīng)濟(jì)效益差的項(xiàng)目被肯定的現(xiàn)象，使得投資規(guī)模被不合理地?cái)U(kuò)大，進(jìn)而引發(fā)資金短缺的問(wèn)題。合理的標(biāo)準(zhǔn)折現(xiàn)率應(yīng)能夠發(fā)揮出平衡投資資金的功能，最大化經(jīng)濟(jì)效益，向社會(huì)資源的最優(yōu)配置提供可靠的保證。橋梁加固設(shè)計(jì)工程屬于公共事業(yè)項(xiàng)目，盈利并非其本質(zhì)目的所在，故而，橋梁建設(shè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)折現(xiàn)率應(yīng)同其他行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)折現(xiàn)率不同。其具體制定可以部門或行業(yè)的相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料為依據(jù)，以對(duì)行業(yè)投資效果的最低可接受收益率水平的反映為目標(biāo)。

針對(duì)設(shè)計(jì)壽命各不相同的備選方案，采用年值法進(jìn)行分析能夠使各個(gè)方案具有時(shí)間上的可比性，據(jù)此得出平均年費(fèi)用作為一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)分析指標(biāo)是具有真實(shí)性與可靠性的，與橋梁建筑工程項(xiàng)目的實(shí)際情況相符，因此在比較與選擇之時(shí)可以對(duì)下述模型予以采用：

式中，ETm為第m個(gè)加固設(shè)計(jì)方案在橋梁整個(gè)壽命周期內(nèi)的總成本現(xiàn)值；AC為加固設(shè)計(jì)方案在壽命周期內(nèi)的年值成本最小值；n為橋梁的壽命周期。

借助以上比選模型，可以對(duì)橋梁整個(gè)壽命周期內(nèi)成本最佳的加固設(shè)計(jì)方案予以確定。

三、工程案例

（一）工程概況

L市XH大橋始建于20世紀(jì)70年代初期，并于70年代中期建成通車，橋梁的上部結(jié)構(gòu)為裝配式鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T梁，主跨150m，原有設(shè)計(jì)的荷載為汽車-18級(jí)，驗(yàn)算荷載為拖-80級(jí)。在四十多年的超載運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，橋梁結(jié)構(gòu)已出現(xiàn)了嚴(yán)重的老化與破損現(xiàn)象，當(dāng)前的承載能力已明顯降低，對(duì)當(dāng)?shù)氐缆返臅惩ㄔ斐闪瞬槐?，?yán)重影響著L市的對(duì)外交通秩序與城市形象，急需采取有效與合理的方案進(jìn)行加固改造。

（二）橋梁加固設(shè)計(jì)方案

現(xiàn)有兩種設(shè)計(jì)方案以供選擇，在技術(shù)層面進(jìn)行論證，兩種設(shè)計(jì)方案均有利于橋梁承載能力的提高，有其自身的可行性存在。基于此，應(yīng)借助經(jīng)濟(jì)分析，對(duì)兩種設(shè)計(jì)方案在橋梁整個(gè)壽命周期內(nèi)的全部成本費(fèi)用支出進(jìn)行計(jì)算與比較，由此做出最佳方案的選擇?；跇蛄航ㄔO(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)折現(xiàn)率應(yīng)與其他行業(yè)不同的考慮，本文將該橋梁加固改造工程的標(biāo)準(zhǔn)折現(xiàn)率擬定為6%，下表所示為兩種方案在橋梁整個(gè)壽命周期內(nèi)的成本費(fèi)用構(gòu)成。

L市XH大橋加固設(shè)計(jì)方案壽命周期成本費(fèi)用構(gòu)成（萬(wàn)元）

1.方案1的成本費(fèi)用支出

（1）計(jì)算壽命周期成本費(fèi)用現(xiàn)值

（2）計(jì)算年值成本

2.方案2的成本費(fèi)用支出

（1）計(jì)算壽命周期成本費(fèi)用現(xiàn)值40×（1+6%）-20+50×（1+6%）-25=961.34（萬(wàn)元）

（2）計(jì)算年值成本

3.借助方案比選模型對(duì)最佳方案予以確定

經(jīng)過(guò)以上算例分析得知，只分析初始投資的話，方案1是比方案2的可實(shí)施性強(qiáng)的，但如果對(duì)橋梁整個(gè)壽命周期內(nèi)的所有成本費(fèi)用以及壽命周期的長(zhǎng)短加以考慮的話，方案2的成本年值是低于方案1的，因此方案2為最優(yōu)方案。

[1]郝巍旭.基于全壽命周期成本的橋梁技術(shù)改造決策研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2008.

[2]胡江碧，劉妍.橋梁全壽命周期成本分析在工程中的應(yīng)用[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，(4)：500-505.

F407.9

A

1673-291X（2017）34-0102-03

2017-04-10

田建輝（1981-），男，陜西西安人，講師，碩士，從事橋梁設(shè)計(jì)、維護(hù)、加固等研究。

[責(zé)任編輯 陳麗敏]