2012年--橋梁工程外文翻譯--新建橋梁壽命周期的成本分析（譯文）

1、<p>　　中文3940字，3000單詞，1.6萬(wàn)英文字符</p><p>　　出處：Okasha N M, Dan M F, Fletcher F B, et al. Life-Cycle Cost Analyses of a New Steel for Bridges[J]. Journal of Bridge Engineering, 2012, 17(1):168-172.</p>

2、<p>　　新建橋梁壽命周期的成本分析</p><p>　　Nader M. Okasha,Aff.M.ASCE1; Dan M. Frangopol, Dist.M.ASCE2;</p><p>　　Fred B. Fletcher3; and AlexD.Wilson,M.ASCE4</p><p>　　摘要：介紹一個(gè)新的免維護(hù)鋼制作的鋼橋和傳統(tǒng)的鋼

3、橋材料建造的鋼橋的壽命周 期（LCC）和成本比較。LCC分析方法確定是由不同的場(chǎng)景，概率，在輸入變量的 不確定性，并且經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)目紤]。根據(jù)合理的成本假設(shè)，它表明新型鋼材雖然最 初更昂貴，但是確實(shí)劃算,經(jīng)過(guò)約15年之后的新型鋼材lcc使用壽命超過(guò)使用傳統(tǒng) 鋼材的橋材料。</p><p>　　CE 數(shù)據(jù)庫(kù)主題詞:生命周期;鋼橋梁;維護(hù);腐蝕;涂層。 關(guān)鍵詞:使用周期成本;鋼材;維護(hù);腐蝕;噴涂;橋。</p>

4、;<p><b>　　簡(jiǎn)介</b></p><p>　　由安賽樂(lè)米塔爾在 20 世紀(jì) 90 年代開(kāi)發(fā)的一種新的橋梁鋼。其指定編號(hào)為 ASTM A1010，具有很強(qiáng)的耐大氣腐蝕性能。此特征在一定環(huán)境下特別明顯，在沿 海環(huán)境的微環(huán)境中含有高濃度的氯化物如高價(jià)除水無(wú)機(jī)鹽沉積的位置。常規(guī)風(fēng)化 鋼，其具有低氯乙烯的微環(huán)境中的免費(fèi)維護(hù)特征，但是不適合于在嚴(yán)重氯化環(huán) 境中的橋梁。在這種情況下

5、，傳統(tǒng)鋼橋桁架伴隨的頻繁維護(hù)成本是必不可少的。 A1010 鋼已用于建造新型的橋梁，在未來(lái)幾年中采用這種設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)簡(jiǎn)支梁橋?qū)?在加利福尼亞州和俄勒岡州建設(shè)。</p><p>　　由于它的化學(xué)成分，A1010的制造成本遠(yuǎn)高于涂碳或風(fēng)化鋼。然而,其耐蝕性 使得它能夠持續(xù)在長(zhǎng)時(shí)間(100 - 125年,具體時(shí)間在研究中)不需要維護(hù)。因 此,A1010鋼的可行性取決于與傳統(tǒng)鋼相比其較低的壽命周期成本(LCC)。兩種鋼 的

6、LCC計(jì)算需要考慮未來(lái)的預(yù)測(cè)中固有的不確定性，這些都是最好的處理概率的 辦法。另外，不同的鋼橋材料由傳統(tǒng)碳鋼和A1010鋼制成的組件的情況下，可以 比較確定性環(huán)境情況。</p><p>　　本技術(shù)說(shuō)明的目的是比對(duì)由A1010鋼（免維護(hù)）制做的鋼橋模型的LCC和傳統(tǒng) 鋼制成的相同的橋梁的LCC，以及后續(xù)維護(hù)整修。</p><p><b>　　輸入變量</b></p

7、><p>　　分析是根據(jù)在2008年美元匯率基礎(chǔ)上的成本模型的鋼橋主梁。將會(huì)在下面給 出模型梁的尺寸。</p><p>　　用于制造橋梁的鋼材，收購(gòu)價(jià)格被假定為$975每噸。這大約是1957年至2007 年美國(guó)鋼材平均價(jià)格。A1010的收購(gòu)價(jià)格被假定為$2,265每公噸。這些初始成本 投入都被認(rèn)為是確定的。</p><p>　　一個(gè)典型的碳素鋼箱梁的制造成本是由羅尼 -

8、 梅德洛克（個(gè)人通信，2009）， 來(lái)確定，從$1.50到$1.55每磅（$3,000 - $3,100每公噸）。這個(gè)總成本包括制造， 初始設(shè)計(jì)，檢查，以及運(yùn)輸。因此，傳統(tǒng)的鋼梁總成本的確定性假設(shè)為每磅1.525 美元（$3,050每公噸）。</p><p>　　使用未上漆的耐候鋼，而比涂炭碳鋼來(lái)制作一個(gè)典型的橋梁，降低總成本5</p><p>　　％左右（羅尼·梅德洛克，個(gè)人通

9、信，2009）。這個(gè)數(shù)字可能被用來(lái)估計(jì)橋梁的 檢查，制造，和運(yùn)輸成本。其他初始成本考慮傳統(tǒng)的鋼，包括ING制造，最初的 設(shè)計(jì)，檢查，運(yùn)輸總成本減去材料成本。使用A1010鋼產(chǎn)品的初始成本，其結(jié)果 也是減少了5％。這里，假設(shè)在耐候鋼的總成本降低5％，可以應(yīng)用于A1010鋼， 因?yàn)樗彩遣煌刻夸?。其他兩個(gè)鋼種的初始成本也假定為平等和確定。</p><p>　　設(shè)計(jì)橋梁的典型成本是由埃里克·克萊恩（個(gè)人通信，

10、2009）$12 =平方英 尺。這種成本的考慮在本研究中作為一個(gè)隨機(jī)變量建模與一個(gè)三角分布與$6=平 方英尺，一個(gè)最可能的值$12平方英尺一個(gè)下限，和$18每平方英尺的上限 [i.e.,</p><p>　　Tri(6, 12, 18)]。</p><p>　　重新噴漆的時(shí)間間隔被認(rèn)為是 Tri(10, 15, 20)與三角分布建模為一個(gè)隨機(jī) 變量。這個(gè)時(shí)間間隔反映了一個(gè)微環(huán)境下的沿海橋梁

11、，是非常嚴(yán)重的。在不太嚴(yán) 重的微環(huán)境，重新噴漆時(shí)間間隔可能是更長(zhǎng)的時(shí)間，尤其是新開(kāi)發(fā)的涂料系統(tǒng)。</p><p>　　年貼現(xiàn)率的資金也將被視為一個(gè)可能值范圍從0.00到0.03，即U（0.00，0.03）] 的均勻分布的隨機(jī)變量為藍(lán)本。</p><p><b>　　確定壽命周期的分析</b></p><p>　　在本節(jié)中，整體生命周期分析的方法

12、進(jìn)行確定性。隨機(jī)變量的不同實(shí)現(xiàn)在上 一節(jié)被視為不同的場(chǎng)景，在每一個(gè)場(chǎng)景限值將被視為對(duì)每個(gè)隨機(jī)變量。因此，計(jì) 算方法是使用LCC限制值的所有組合的隨機(jī)變量的濃度考慮它們隨機(jī)變量是重新 噴漆時(shí)間間隔Tri(10, 15, 20)年，重新噴漆成本Tri(6, 12, 18)]=平方英尺，而折現(xiàn)率</p><p>　?。?.00，0.03）一種情況是，例如，重新噴漆時(shí)間間隔為10年，成本6元=平方英 尺，折現(xiàn)率0.03。

13、</p><p>　　LCC的計(jì)算進(jìn)行的模型橋梁。這個(gè)模型梁的尺寸在威斯康星州的賬面US-51 和I-39，威斯康星河的橋梁。主梁組成的三個(gè)板，尺寸12的頂部的凸緣板。寬1=2： 厚，底部法蘭盤(pán)，測(cè)量15。寬3 = 4：厚和Web板尺寸52。身高3= 8：厚。該模型 梁的跨度為80英尺。</p><p>　　壽命周期的計(jì)算如下進(jìn)行。首先，主梁的重量計(jì)算。由于梁的體積計(jì)算為 0:5781立方

14、米，鋼的密度為7:85噸=立方米，主梁的重量為4.5384噸或5.0027噸</p><p>　?。ǘ蹋?。因此，對(duì)于傳統(tǒng)的鋼和鋼A1010計(jì)算模型梁的材料成本，分別為 傳統(tǒng)的鋼材料成本= 4.5384*$975= $4;424.</p><p>　　梁的材料成本; A1010鋼= $2265*4.5384= $10279.</p><p>　　總的初始成本計(jì)算模型傳

15、統(tǒng)碳鋼梁=1.525*10007.1= $15261.</p><p>　　A1010鋼箱梁的其他費(fèi)用是：</p><p>　　其他的初始成本; A1010鋼=$15261*0.95-$4424.9= $10073.</p><p>　　因此，總成本的型號(hào) A1010鋼梁總的初始成本; A1010鋼= 10.279+10.073=</p><p&

16、gt;<b>　　$20352.</b></p><p>　　A1010鋼梁這個(gè)總成本是不變的，整個(gè)橋梁的使用壽命也不變。然而，傳統(tǒng) 碳鋼梁的總成本卻不是，只有等到第一重新噴漆，粉刷，每次重新噴漆成本必須 被添加到確定的總成本。重新噴漆成本是一個(gè)功能模型梁的表面面積計(jì)算為985 平方英尺。每個(gè)應(yīng)用程序的折現(xiàn)率在時(shí)間 t 的成本重新噴漆。本梁在時(shí)間 t 的第 k 個(gè)重新噴漆成本 （Cpv）k=

17、C/[(1+v)^t]</p><p>　　在這里（Cpv）k =梁的第 k 個(gè)重新噴漆的成本的現(xiàn)值，C =重新噴漆申請(qǐng)時(shí)的成 本，ν=折現(xiàn)率的錢(qián)，和 t=第 k 個(gè)重新噴漆的時(shí)間。</p><p>　　考慮的情況下，重新粉刷的時(shí)間間隔為20年，貼現(xiàn)率為0.00。圖圖1（a）所 示的 LCC 由兩種鋼重新噴漆成本 Tri(6, 12, 18)]=平方英尺梁。有了這個(gè)折扣率和 重新噴漆時(shí)間表

18、，LCC 傳統(tǒng)的鋼梁變得高于第一重新噴漆后的 A1010鋼，即使在 最低值，考慮成本再油漆。在125年，不同的是考慮最好大。</p><p>　　考慮的情況下重新噴漆時(shí)間間隔為15年，貼現(xiàn)率為0.00。圖圖1（b）所示 LCC 重新噴漆成本 Tri(6, 12, 18)]=平方英尺兩種鋼箱梁。在125年，也有相當(dāng)大的 差異。事實(shí)上，這種差異隨著再油漆操作的數(shù)量增加?？紤]的情況下，重新粉刷 的時(shí)間間隔為10年，貼現(xiàn)

19、率為0.00。圖圖1（c）所示 LCC 重新噴漆成本 Tri(6, 12, 18)]=平方英尺兩種鋼箱梁。這認(rèn)為是最頻繁的重新噴漆時(shí)間表。曲線代表怨恨 重新噴漆平方英尺18元=成本是最高的 LCC 之間考慮的情況。有了這種極端的情 況下，在125年的傳統(tǒng)的鋼梁的 LCC A1010鋼高出許多倍。</p><p>　　接下來(lái)，考慮的情況下，重新粉刷的時(shí)間間隔為20年，，但貼現(xiàn)率為0.03。 圖圖1（d）所示 LCC

20、 重新噴漆成本 Tri(6, 12, 18)]=平方英尺兩種鋼箱梁。這 是最頻繁的重新噴漆時(shí)間表考慮那些折價(jià)率最高。很顯然，這折現(xiàn)率及重新噴漆 時(shí)間表，LCC 的常規(guī)鋼梁變得高于第一重新噴漆后，只有與兩個(gè)價(jià)格較高，考慮</p><p>　?。?2和18 $ =平方英尺）進(jìn)行重新繪制 A1010鋼。隨著考慮的下限價(jià)格再油漆， LCC 的常規(guī)鋼的成本高于 A1010鋼60年后，才第三重新噴漆。這種情況下的曲線 代表傳

21、統(tǒng)碳鋼箱梁之間的情況下，認(rèn)為是最低的 LCC。即使在這種情況下，傳統(tǒng) 碳鋼梁的 LCC 高于 A1010鋼梁125年。</p><p>　　考慮的情況下重新噴漆時(shí)間間隔為15年，貼現(xiàn)率為0.03。圖第1（e）所示 LCC 重新噴漆成本 Tri(6, 12, 18)]=平方英尺兩種鋼箱梁。</p><p>　　有了這個(gè)折扣率和重新噴漆時(shí)間表，LCC 傳統(tǒng)碳鋼梁也高于 A1010鋼后的第 一次

22、重新噴漆考慮兩個(gè)價(jià)格較高12和30年的重新噴漆。這是因?yàn)橹匦聡娖釙r(shí)間會(huì) 減小 LCC 增加[公式（1）]。</p><p>　　最后，考慮重新噴漆時(shí)間間隔為10年的情況下，貼現(xiàn)率為0.03。圖第1（f） 所示 LCC 重新噴漆成本 Tri(6, 12, 18)]=平方英尺兩種鋼箱梁。同樣，這個(gè)折扣率 和重新噴漆時(shí)間表，</p><p>　　LCC 傳統(tǒng)碳鋼梁也高于兩個(gè)考慮價(jià)格較高（12和1

23、8$=平方英尺）重新噴漆后的第 一次重新噴漆 A1010鋼。隨著重新粉刷，傳統(tǒng)碳鋼 LCC 成本價(jià)格下限變得高于20 年后經(jīng)過(guò)再次粉刷維護(hù)的 A1010鋼。</p><p>　　建筑物建成時(shí)間建筑物建成時(shí)間</p><p>　　建筑物施工時(shí)間建筑物施工時(shí)間</p><p>　　建筑物施工時(shí)間建筑物施工時(shí)間</p><p><b&g

24、t;　　壽命周期的概率分析</b></p><p>　　在本節(jié)中，與隨機(jī)變量相關(guān)的不確定性引入中的生命周期分析?？紤]到所有 可能的實(shí)現(xiàn)這些隨機(jī)變量，蒙特卡羅模擬50萬(wàn)個(gè)樣本進(jìn)行。相應(yīng)地，500000的隨 機(jī)值產(chǎn)生每個(gè)隨機(jī)變量，其概率密度函數(shù)。將樣品包括從每個(gè)隨機(jī)變量產(chǎn)生的值。 對(duì)于每個(gè)樣品，進(jìn)行生命周期分析以類(lèi)似的方式，在上一節(jié)。因此，50萬(wàn)LCC配 置文件生成的統(tǒng)計(jì)和概率分析。值得注意的是，該模擬只

25、進(jìn)行常規(guī)的傳統(tǒng)碳鋼梁。 LCC A1010鋼梁被認(rèn)為確定和持續(xù)延長(zhǎng)整個(gè)橋梁的使用壽命。</p><p>　　可以使用一些描述來(lái)表示的模擬結(jié)果，如均值或分位數(shù)。在此技術(shù)說(shuō)明中， 被認(rèn)為是平均的。在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，從所有500,000生成的平均值，LCC（在該時(shí) 間點(diǎn)）來(lái)計(jì)算。結(jié)果是一個(gè)傳統(tǒng)的鋼梁平均 LCC 配置文件。此配置文件中提出。 圖2（a）。此外，圖中是 LCC，A1010鋼箱梁的成本隨著時(shí)間的推移，總的初始

26、成 本保持不變。由于本技術(shù)說(shuō)明的最終目標(biāo)是由兩種鋼梁之間的 LCC 的概率比較， 它被認(rèn)為是最合適的方法進(jìn)行比較研究的可能性，傳統(tǒng)的傳統(tǒng)碳鋼箱梁的成本是 高于 A1010鋼梁成本。此概率的計(jì)算方法為</p><p>　　結(jié)果示于圖中。圖2（b）。根據(jù)此概率分析，常規(guī)的傳統(tǒng)碳鋼梁具有較低的 LCC。從10年開(kāi)始有一些概率 A1010鋼梁具有較低的 LCC。 15年中，它是平均概 率，能夠 A1010鋼具有較低的 L

27、CC。在20年，它是90％，可能有較低</p><p>　　的 LCC 來(lái)自 使用 A1010鋼。 40年后，它變得幾乎可以肯定，A1010鋼是最符合成本效益。此 后，LCC-A1010鋼的有效性增加超過(guò)橋的使用壽命。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　此技術(shù)說(shuō)明中的計(jì)算，結(jié)果和結(jié)論的分析調(diào)查，比較的模型鋼橋梁免維護(hù)

28、鋼 指定的 ASTM A1010相同型號(hào)的梁和傳統(tǒng)和 LCC LCC 碳鋼需要維護(hù)（重新噴漆） 的成本。傳統(tǒng)的鋼相比，在其下的 LCC A1010鋼的可行性判斷。</p><p>　　進(jìn)行確定性分析顯示，其中幾個(gè)案例被認(rèn)為是計(jì)算在這兩種鋼材的鋼橋梁的 LCC。確定性的分析顯示，結(jié)合 LCC 極端情況下的頻率最高的重新噴漆的（間隔 10年），在最低折扣率（0％），和的最高重新噴漆成本（$18=平方尺），LCC 在1

29、25 年的常規(guī)碳鋼梁 A1010鋼高出許多倍。此外，具有的較低的結(jié)合的極端情況下具 有最低的頻率的再油漆（20年的時(shí)間間隔），在最高折扣率（3％），和的最低再 油漆的費(fèi)用（$六 B=平方英尺），LCC 常規(guī)鋼的成本變得更高的比 A1010鋼在60年 之后的第三次重新噴漆，進(jìn)行概率分析。從概率分析的結(jié)果，它的結(jié)論確實(shí)是符 合成本效益的，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看 A1010鋼。 LCC-A1010鋼產(chǎn)品的服役壽命性增加超過(guò) 橋的使用壽命。事實(shí)上，在這個(gè)例