橋梁加固設計方案的經濟評價方法研究
——基于壽命周期成本的視角

2017-11-23 02:22:17田建輝

經濟研究導刊 2017年34期

關鍵詞：橋梁成本

田建輝

（陜西交通職業技術學院，西安 710018）

橋梁加固設計方案的經濟評價方法研究
——基于壽命周期成本的視角

田建輝

（陜西交通職業技術學院，西安 710018）

基于工程經濟學中資金時間價值理念的指導，對成本年值動態分析方法加以運用，分析橋梁加固設計在壽命周期內所需支付的各項成本費用，并構建橋梁改造經濟分析比選模型。由此，壽命周期成本視角下橋梁加固設計方案的經濟評價方法得以提出，通過工程案例分析比選過程可知橋梁維修與加固方案。

橋梁；壽命周期成本；加固設計；比選模型

一、研究背景與理論基礎

（一）研究背景

在橋梁的整個壽命周期中，對其進行及時維護與加固是十分必要之事。以往橋梁加工設計方案的選擇多以技術標準為入手點，要求方案對技術的先進性與可行性予以滿足。然而，在經濟標準上，卻只將加固設計方案的初始投資費用視為重點，忽略了對橋梁在運營期支出的分析與評價。實際上，橋梁在運營期的維修會增加其運營成本，若只考慮橋梁在最初建設期的投資費用而未對其整個壽命周期的費用進行計算便做出決策，是存在很大的片面性的。橋梁工程項目總成本的最小化，應以其整個壽命周期為視角進行造價與成本問題的把握。

（二）理論基礎——橋梁壽命周期成本構成

以學者對橋梁壽命周期成本框架體系的研究為依據，本文認為，橋梁壽命周期的成本應是其在整個壽命周期內所消耗的全部資源支出費用的總稱，包括壽命期內用于橋梁規劃、研究、設計、實驗、施工、養護、監測、維修、管理以及拆除等等全部環節作業所支出的費用，通常，可劃分其為建設期與運營期的支出費用。橋梁加固設計的經濟性評價主要從其建設期費用與運營期費用兩方面進行把握，基于工程經濟學原理中的資金時間價值理念，將橋梁在兩階段發生的費用折現為同一時點的價值，通過向可加性函數的轉變，提供不同方案的比較。對成本年值動態經濟分析方法加以采用，進行備選方案經濟模型的構建，對不同方案的平均年費用予以量化，然后做出綜合性判斷，最終確定優選方案，即平均年費用最小的方案，以此實現橋梁整個壽命周期成本支出的經濟優化。

二、基于壽命周期成本法的橋梁加固設計項目費用分析

（一）建設期費用分析

根據損益人的不同，橋梁建設期的成本費用支出應劃分為投資方費用與用戶費用兩部分內容。

1.投資方費用。在橋梁建設期，投資方的費用支出主要有對舊橋原有的技術狀態進行檢測與分析的評定費用、舊橋加固設計方案所支出的設計費用以及橋梁加固方案實施初期所支出的投資費用，上述各項費用分別用表示。其中，橋梁加固方案實施初期所支出的投資費用主要包括建筑安裝費、設備與工具購置費以及用于橋梁工程建設的其他費用，這些費用可依據概算定額與國家制定的相關取費標準予以確定。

2.用戶費用。在橋梁建設期，用戶的費用支出主要包括五方面內容：（1）橋梁加固施工對客貨運輸費用的提高額，其計算可以由橋梁施工之前的運輸成本同加固施工階段所支付的運輸成本的差額得出；（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，這會增加附近公路的交通量，進而降低行車的平均速度，致使單位運輸成本升高；（3）貨物在途時間過長造成的損失，這部分費用是由貨物運輸速度的減緩致使資金周轉時間延長而引起的，可根據在途物資所需資金利息的增加進行計算；（4）旅客在途時間過長造成的損失，應根據旅客在延長的時間內原本能夠創造的價值所帶來的國民收入的增加進行計算；（5）交通或貨損事故增加造成的損失，交通事故增加的費用根據事故率差與事故平均損失費用計算，貨損事故增加的費用根據貨損率差與年度在途貨物平均價格計算。上述各項費用分別用 ECU1、ECU2、ECU3、ECU4、ECU5表示。

由此可推知，橋梁加固設計在建設期的成本費用支出為：

（二）運營期費用分析

為了向橋梁的正常運營提供切實的保障，使橋梁的使用壽命最大限度地延長，應在建設完成后對其進行及時且必要的維修與加固，在加固運營期，橋梁的成本費用支出應劃分為保養與維修工程支出凈現值、環保支出凈現值兩部分內容。

1.保養與維修工程支出凈現值。在橋梁運營期，對保養與維修工程的費用支出凈現值進行細分，還可包括三種類型：（1）保養與小修工程費用的凈現值。指為了使橋梁以一種完好的狀態通暢運行而對其進行的預防性保養，或者對輕微損壞部分進行修補所支出的成本費用，需要接受保養與小修的部分通常不會對橋梁的通行能力產生太大的影響。此環節所要做的工作大致有清理橋面雜物、對橋梁泄水孔進行疏通、局部修理橋面的鋪裝層以及監測橋梁在運營期的健康狀況等。（2）中修工程費用的凈現值。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交通進行短時間的限制。該階段的歷時狀況需要以橋梁的具體磨損或損壞狀況為依據加以明確，通常情況下其費用計算需均攤至各年，以期對計算予以簡化。（3）大修工程費用的凈現值。指為了使橋梁能夠正常運行，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。此階段對限制與中斷交通的要求比較高，通常包括重新鋪裝橋面，對橋梁支座進行更換等，計算過程中，需要將各次支出作為終值進行折現。

2.環保支出凈現值。在橋梁運營期內，治理環境污染、實施環境保護所支出的成本費用凈現值的計算可按照以下思路進行：采取專家咨詢或實地調查的方式估算年環境保護費用，做出壽命周期內該項目費用以等額年值支出的假設。

綜上，橋梁加固設計在運營期的成本費用支出凈現值為：

（三）建立方案比選模型

經由上述分析，橋梁加固設計方案在整個壽命周期內的總成本可通過公式ET=EC+ER進行表示，以此為基礎，需要對年值法予以采用，對壽命周期內的全部費用現值根據標準折現率進行等額年值的折算，由此得出平均年費用，然后根據平均年費用做出評價與比較。

標準折現率是由國家統一制定的決策參數，它向國家在宏觀經濟層面開展的對投資活動的激勵或抑制工作提供有力支持。如果標準折現率過高，一些經濟效益好的項目可能會被否定，進而造成資金積壓的問題；而若標準折現率過低，又可能出現很多經濟效益差的項目被肯定的現象，使得投資規模被不合理地擴大，進而引發資金短缺的問題。合理的標準折現率應能夠發揮出平衡投資資金的功能，最大化經濟效益，向社會資源的最優配置提供可靠的保證。橋梁加固設計工程屬于公共事業項目，盈利并非其本質目的所在，故而，橋梁建設行業的標準折現率應同其他行業的標準折現率不同。其具體制定可以部門或行業的相關統計資料為依據，以對行業投資效果的最低可接受收益率水平的反映為目標。

針對設計壽命各不相同的備選方案，采用年值法進行分析能夠使各個方案具有時間上的可比性，據此得出平均年費用作為一項經濟分析指標是具有真實性與可靠性的，與橋梁建筑工程項目的實際情況相符，因此在比較與選擇之時可以對下述模型予以采用：

式中，ETm為第m個加固設計方案在橋梁整個壽命周期內的總成本現值；AC為加固設計方案在壽命周期內的年值成本最小值；n為橋梁的壽命周期。

借助以上比選模型，可以對橋梁整個壽命周期內成本最佳的加固設計方案予以確定。

三、工程案例

（一）工程概況

L市XH大橋始建于20世紀70年代初期，并于70年代中期建成通車，橋梁的上部結構為裝配式鋼筋混凝土簡支T梁，主跨150m，原有設計的荷載為汽車-18級，驗算荷載為拖-80級。在四十多年的超載運營過程中，橋梁結構已出現了嚴重的老化與破損現象，當前的承載能力已明顯降低，對當地道路的暢通造成了不便，嚴重影響著L市的對外交通秩序與城市形象，急需采取有效與合理的方案進行加固改造。

（二）橋梁加固設計方案

現有兩種設計方案以供選擇，在技術層面進行論證，兩種設計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，應借助經濟分析，對兩種設計方案在橋梁整個壽命周期內的全部成本費用支出進行計算與比較，由此做出最佳方案的選擇。基于橋梁建設行業標準折現率應與其他行業不同的考慮，本文將該橋梁加固改造工程的標準折現率擬定為6%，下表所示為兩種方案在橋梁整個壽命周期內的成本費用構成。