基于生命周期成本分析的道路桥梁预防性养护策略研究

摘要

道路桥梁作为交通基础设施的重要组成，其使用寿命和服务性能直接影响出行效率与运营安全。本文基于生命周期成本分析视角，探讨道路桥梁预防性养护的经济性与实效性，分析当前维护模式存在的问题，提出多阶段养护策略及成本优化方法。旨在为桥梁管养单位提供成本合理、效益优先的科学决策依据，推动桥梁资产管理水平提升。

关键词

生命周期成本；道路桥梁；预防性养护；成本控制；结构性能

引言

随着我国交通基础设施建设进入高质量发展阶段，道路桥梁的运行管理由“重建设、轻养护”逐步转向“建养并重、预防为主”。传统以事后维修为主的模式已难以适应桥梁数量增长与结构老化并存的管理压力，不仅维护成本持续攀升，还可能因突发性损坏造成交通中断甚至安全事故。在此背景下，预防性养护逐渐成为行业共识，而其有效实施需以科学的成本分析为前提。生命周期成本分析（LCCA）提供了评估不同养护方案全周期经济性的系统方法，有助于在桥梁全寿命期内实现成本与性能的最优平衡。本文通过梳理桥梁生命周期特征与养护需求，结合典型案例分析，提出适用于不同类型桥梁的预防性养护策略，并探讨在实际管理中如何将LCCA结果转化为行动方案，以实现资源最优配置与结构性能的稳定延续。

一、桥梁全生命周期特征与维护成本分布分析

道路桥梁在其生命周期中，通常经历设计建设、服役运行、维修养护、加固改造和最终拆除等阶段。在早期阶段，设计质量与施工水平决定了桥梁基础耐久性，而在服役期，环境作用、交通荷载及人为干预会逐步引起材料老化、结构劣化甚至功能失效。在整个寿命周期内，桥梁的总拥有成本不仅包括初始建设投资，还应涵盖运行期内的检查、维修、交通影响成本以及未来可能的替换或拆除费用。大量研究与实践表明，维护成本在总生命周期成本中所占比例日趋上升，尤其对于设计寿命超过50年的大型桥梁，其长期运营费用甚至高于建设成本。

不同阶段的养护投入回报率存在显著差异。在早期进行结构监测与表面防护等预防性干预，虽花费较小，却可有效延缓结构劣化速度，降低后期大修频率与强度，具有“以小博大”的经济性优势。而当桥梁进入中后期若未及时养护，局部损伤将扩大为整体性能衰退，所需修复费用呈指数增长，并伴随严重的交通安全与通行效益损失。因此，从全周期视角出发，识别养护关键时点与最优投入量，成为控制桥梁运营总成本的关键环节。

二、当前桥梁养护实践中的问题与局限

尽管预防性养护理念已逐步被行业接受，但实际管理中仍面临一系列障碍。一是养护资金配置机制存在结构性失衡，部分地区桥梁维护预算年年削减，导致养护计划难以按技术优先级推进，形成“急修应急”式维护循环。二是缺乏基于LCCA的技术经济评价机制，项目养护多以短期效果为考量，忽略全生命周期投入产出分析，导致某些看似节省成本的决策在长远看反而加剧了后期负担。

同时，桥梁技术状况评估与养护决策之间衔接不畅，部分地方养护单位仍依赖人工巡查与经验判断，导致决策滞后、响应迟缓。现代检测手段如健康监测系统、结构传感技术等虽已具备推广条件，但受制于前期投入大、运行管理复杂等现实因素，实际应用面较窄。更值得关注的是，当前养护手段与策略相对单一，缺乏针对不同桥型、不同环境及使用年限的分级分类方案，无法真正做到“有的放矢”，造成养护资源配置效率低下，严重制约了桥梁寿命潜能的释放。

三、生命周期成本模型在养护策略选择中的应用

生命周期成本分析模型通过对桥梁各阶段支出进行系统建模与时间价值折现，可用于比较不同养护策略下的长期经济性。典型模型包括净现值法（NPV）、寿命期成本比率法（LCCA Ratio）和增量成本效益分析法（ICEA）等。应用这些方法可对“延后维修”“提前预防”“强化设计”等不同策略进行成本—效益比较，为管理者提供决策依据。

以预防性养护为例，模型分析通常考虑初期投入、养护周期、性能衰减率、维修延后效益和交通干扰成本等多个变量。模拟结果显示，当桥梁在性能下降初期即进行适度养护，不仅可延缓下一次维修时间，还可显著减少因功能丧失而引发的交通组织与应急抢修成本。通过设定性能阈值、计算最优干预点与方案组合，LCCA模型使“何时修、修到什么程度”这一传统依赖经验的问题转化为可量化的优化问题，极大提升了养护策略的科学性与前瞻性。

四、基于LCCA的预防性养护策略构建路径

构建科学的预防性养护体系，应以结构健康评估为基础，以LCCA模型为指导，逐步实现“预测—决策—执行—反馈”的闭环式管理流程。首先，应建立桥梁结构性能数据库与历史养护档案，对不同类型桥梁劣化模式与养护行为效果进行归类建模，为生命周期预测提供数据支持。随后，基于结构状态评估结果和使用年限，制定养护优先级分级机制，分阶段、分等级配置养护资源，提升决策效率。

在策略实施层面，应引入模块化养护技术与精细化施工工艺，推动从“大修—小修—抢修”向“监测—预防—微调”的转型。同时，鼓励以工程包方式实施区域集中养护，提升施工组织效率，减少交通干扰。在机制设计上，应将生命周期成本控制指标纳入年度预算分配与绩效考核体系，推动地方财政、交通主管部门与技术单位协同配合，从制度层面保障预防性养护的资金稳定性与执行刚性。通过将LCCA结果嵌入决策流程，推动“算账式管理”取代“经验式操作”，有助于实现桥梁资产保值增效的目标。

五、预防性养护实践中的经验借鉴与未来展望

在部分先进地区，基于生命周期成本理念的预防性养护实践已初见成效。如江苏省某地通过引入桥梁养护全生命周期管理平台，实现桥梁状态数据实时采集与分析，结合成本模型设定养护时点，大幅提升了养护投入产出比。又如广东地区试点将绩效评价与LCCA结果挂钩，对延误养护责任单位进行问责，形成了正向倒逼机制。实践表明，LCCA不仅是一种成本控制工具，更是一种促进技术进步与管理优化的理念支撑。

展望未来，预防性养护策略将在数据智能化、技术多样化与管理系统化背景下持续深化。人工智能、数字孪生等技术将为桥梁劣化预测与最优策略推演提供更强算法支撑；材料科学与传感器技术进步将带来更低成本、高效率的检测方案；同时，在政策支持与行业共识推动下，LCCA将逐步成为政府投资决策、设计审批与运营管理的基础语言。通过构建融合技术、制度与经济逻辑的预防性养护体系，未来桥梁管理将真正实现从“被动反应”走向“主动规划”的转变。

结论

道路桥梁预防性养护策略的构建，是实现结构寿命延续与成本控制双赢的核心路径。基于生命周期成本分析可将养护活动前移、决策依据数据化、管理过程标准化，是推动桥梁运维科学化、系统化的关键工具。当前应加强模型本土化、机制嵌入化与实践协同化，切实将LCCA理念融入桥梁资产管理全过程，为构建高质量、低风险、可持续的交通基础设施体系提供坚实保障。

参考文献

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