考虑不同加固方法的桥梁全生命周期环境影响评价

摘要

过去30年伴随着经济的持续发展，我国开展了大规模的公路桥梁建设。截止到2010年底，我国桥梁总量达到了65.8万座，桥梁总长达到3万公里。但是桥梁的快速建设消耗了大量的自然资源与能源，同时排放了大量的有害气体，对环境造成了严重的危害。由于近年公路交通流量出现了持续迅速的增长，公路桥梁也普遍暴露出过早损坏的不正常现象，据调查10年底我国危桥总数达到了9.35万座，占到全部桥梁的14.3％。为了延长公路桥梁寿命，保证安全运营，对桥梁进行加固成为必要手段，但是需要加固的桥梁如此之多，桥梁的加固同样会消耗大量的材料与能源，同时产生排放大量的有害气体和有害物质。纵观发达国家的桥梁建设一般都会经历三个阶段:大举新建阶段、新建与维修并举阶段、维修加固阶段，我国目前已经进入了新建与维修并举阶段，桥梁加固维修逐渐成为桥梁工程的主流，所以有必要对桥梁的建设与加固进行定量的环境影响分析与研究。
　　本文主要工作包括:
　　1、在生命周期基本方法框架的基础上，提出对清单分析中数据的采集和处理要求，并收集、整合、分析了桥梁工程中基本建筑材料、能源、加固材料的排放系数，为全面的定量分析桥梁加固乃至全生命周期的环境影响奠定了基础。
　　2、基于生态指标法对桥梁材料生产阶段、施工阶段、加固阶段与拆除阶段涉及到的各种材料、资源、能源进行环境影响计算分析，得出了单位体积或单位重量材料、资源、能源的环境影响潜值与环境影响特征值。首次给出了较全面的桥梁全生命周期材料、资源、能源的单位环境影响。提出了基于生态指标法的桥梁全生命周期环境影响计算评价方法。
　　3、对桥梁工程中常用的加固方法进行了介绍，对一座承载能力不足的简支梁桥的T形梁用四种加固方法进行加固计算，并结合公路桥梁维修与加固预算定额得到该梁四种加固方法的材料、资源、能源的消耗量。然后用本文提出的桥梁生命周期环境影响计算方法对四种加固方法的环境影响进行计算与对比。
　　4、对郑州一座旧桥XX大桥进行实例分析，分析阶段包括桥梁材料生产阶段、施工阶段、维修加固阶段和拆除阶段，真正实现桥梁的全生命周期环境影响分析（from cradle to grave）。在桥梁生产阶段分析了生产桥梁建设所需的主要建材的环境影响;施工阶段计算了由于施工机械与运输工具消耗资源所产生的影响;桥梁维修加固阶段首次对比了粘贴钢板、粘贴碳纤维布和张拉体外预应力三种加固方法的环境影响，并比选了此桥的四种加固方案的环境影响与成本，此外还考虑了桥面重新铺装与车辆绕行产生的环境影响;最后拆除阶段考虑了钢材的回收与固体废弃物造成的环境破坏。
　　本文通过分析对比桥梁不同加固方法和桥梁全生命周期的的环境影响，为桥梁加固方案的选择加入了环境影响这一重要因素，使其能与成本、性能进行优化，对实现桥梁全生命周期的可持续有实际参考意义。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 论文背景与研究意义

1．2 桥梁生命周期评价国内外研究现状

1．2．1 LCA发展历程

1．2．2 国内外研究现状

1．3 本文主要内容

2 LCA基本理论与方法

2．1 LCA基本概念

2．2 LCA技术框架

2．2．1 目的和范围的确定

2．2．2 清单分析

2．2．3 环境影响评价

2．2．4 结果的解释

2．3 生态指标法的计算方法

2．4 本章小结

3 桥梁生命周期清单分析与影响评价

3．1 目的与范围的确定

3．2 桥梁建材的清单分析与影响评价

3．2．1 桥梁生命周期计算方法

3．2．2 材料生产阶段

3．2．3 施工阶段与拆除阶段

3．2．4 加固阶段

3．3 本章小结

4 桥梁不同加固方案的环境影响

4．1．常见加固方法介绍

4．2．桥梁加固计算

4．2．1 增大截面加固法

4．2．2 粘贴钢板加固法

4．2．3 粘贴CFRP加固法

4．2．4 体外预应力加固法

4．3．不同加固方法环境影响计算分析与比较

4．4．本章小结

5 案例分析—XX大桥全生命周期环境影响分析

5．1 桥梁基本信息

5．1．1 工程概况

5．1．2 桥梁检测

5．2 材料生产阶段的环境影响评价

5．2．1 清单分析

5．2．2 环境影响分析与评价

5．3 施工阶段的环境影响评价

5．3．1 清单分析

5．3．2 环境影响分析与评价

5．4 维修加固阶段的环境影响分析与加固方案对比

5．4．1 清单分析

5．4．2 环境影响分析与评价

5．5 拆除阶段与全生命周期环境影响分析

5．5．1 清单分析

5．5．2 环境影响分析与评价

5．5．3 全生命周期结果分析

5．6 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历

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