基于LCA和LCC的桥梁全生命周期维护决策优化

为研究考虑生命周期环境和生命周期成本因素影响下的桥梁全生命周期最优维护策略,以预防性维护和实质性维护作为基本维护方式,以桥梁可靠度、生命周期环境和生命周期成本为目标函数,建立了桥梁全生命周期维护决策的多目标优化模型。推导了桥梁时变可靠度、生命周期环境和生命周期成本指标的量化方式,确定了基于遗传算法的桥梁生命周期维护决策优化问题的计算流程。以某预应力混凝土连续T形梁桥为算例,分析了该桥的最优维护策略集。研究表明：实施预防性维护可以有效提高桥梁的可靠性概率并减少实质性维护的次数,同时能够降低生命周期成本和环境影响;实施预防性维护可以较好地延长首次实施实质性维护的时间,并能延缓可靠度指标的降低。     

智能网联汽车全生命周期节能减排绩效评价研究

为进一步研究不同级别智能网联汽车全生命周期节能减排绩效,基于生命周期评价方法(LCA),以某国产合资紧凑型纯电动乘用车为评价对象,搭建智能网联汽车生命周期评价模型,研究分析其全生命周期的矿产资源消耗、化石能源消耗及环境排放影响;进而基于不同级别智能网联汽车采用智能装备的差异,对L0~L5级别智能网联汽车全生命周期各阶段能源消耗和环境影响进行评估预测与对比分析。研究结果表明：在智能网联汽车全生命周期矿产资源消耗方面,原材料获取阶段占比最高;在化石能源消耗方面,运行使用阶段占比最高;在综合环境影响方面,受中国电力结构影响,运行使用阶段环境影响综合值最大;随着智能化程度的不断提高,智能网联汽车相邻级别间全生命周期化石能源消耗可降低3.5%~6.3%,GWP、AP、EP、POCP环境排放最高可分别降低约13.9%、13.3%、13.7%、11.7%,其中使用阶段环境排放降低程度最为明显;综上,通过进一步加强汽车轻量化研究,拓展新型材料在智能网联汽车领域的应用,合理优化我国电力结构布局,提升车辆自主决策水平,加快云平台与大数据等关键技术在智能网联汽车上的应用等途径,可有效提升智能网联汽车节能减排效果。     

基于CMLCA的高速公路沥青路面环境影响评价

针对高速公路沥青路面生命周期中存在的高能耗、温室气体排放等环境问题,为确定其主要的环境影响类型及影响阶段,对广东省某高速公路沥青路面开展了生命周期环境影响评价。确定其生命周期范围为建材准备阶段、施工阶段、运行阶段、拆除阶段及垃圾处理阶段,完成了生命周期的LCA建模分析,得到项目数据清单;以ADP、AP、EP、GWP、HTP、POCP为评价类别,应用CMLCA软件进行评价。结果表明:(1)高速公路沥青路面环境影响最大的阶段是运行阶段,贡献率为88.88%,其次是准备阶段,贡献率为8.50%;(2)ADP、AP、EP、GWP、HTP、POCP影响主要集中在运行阶段,贡献率均超过80%;(3)主要的环境影响类型是HTP和ADP,贡献率分别为47.02%、36.05%。     

鹦鹉洲长江大桥工程建设中环境影响分析

桥梁建设环境涉及社会经济环境、生态环境、噪声环境、大气与水环境等。针对桥梁工程建设中环境的影响因素,结合ISO 14001环境管理体系标准和施工实际,建立了鹦鹉洲长江大桥施工中的环境影响因素指标并实施评价,并对评价结果提出了工程建设中控制环境影响的措施。     

氢燃料电池汽车不同制氢方案的全生命周期评价及情景模拟研究

氢燃料电池汽车作为新能源汽车领域未来的重要方向已成为行业共识,为评估氢燃料电池汽车不同制氢方案对资源、能源和环境的影响,构建氢燃料电池汽车燃料循环以及4种制氢方案的全生命周期评价数学模型,选取代表世界先进水平的丰田Mirai燃料电池汽车作为评价对象,应用GaBi软件的基础数据库对其进行全生命周期评价,同时对甲烷催化重整法、甲醇催化裂解法、电解水法和氨裂解法4种制氢方案的全生命周期能耗、排放进行量化计算。最后,以电力结构作为关键因素对当前最常用的电解水法进行情景模拟并与其他3种方案进行对比分析。评价计算结果表明:电解水法制氢的矿产资源消耗、化石能源消耗和环境影响均最高;甲醇催化裂解法制氢的矿产资源消耗和化石能源消耗均为最低,仅分别为电解水法的2%和3%;甲烷催化重整法制氢的环境影响最低,仅为电解水法的1.6%。情景模拟结果表明:电解水法的环境影响在煤电比例降低到41.6%的情况下仍然在4种制氢方案中最大,然而在水力单一清洁能源发电的极限情况下环境影响最小,但基于中国的资源禀赋,全面实现水力发电并不可行。因此,须从提升电解水法的能源利用效率、改进关键技术等方面有所突破才能使其成为未来大规模制氢的可行方案。     

基于改进层次分析法的山区桥梁建设风险影响评价

山区桥梁建设的安全性受到多重因素的影响。文中采用改进的层次分析法(IAHP),通过实例对山区桥梁工程建设安全性影响因素进行评价,通过前期资料的收集整理并考虑山区桥梁工程建设的复杂性,从材料与机械、工程环境、施工技术方案、工程现场管理四方面整理影响山区桥梁安全性的15个主要因素作为基础评价指标,采用三标度改进的层次分析法建立影响因素比较矩阵,确定不同因素的影响权重,分析山区桥梁工程建设的安全性影响因素。     

全寿命成本分析与设计方案优化

我国对于全寿命周期成本的研究刚刚起步,关于桥梁建设项目的全寿命周期成本研究相对较少,相关理论研究还不成熟,更缺少系统的理论研究成果。结合已建大型桥梁工程养护、维修方面资料,通过分析桥梁最初建设成本以及整个寿命期内的营运期成本(管养成本、用户成本、环境影响成本)和拆除成本,对某跨海大桥非通航孔引桥混凝土梁方案及钢箱梁方案进行全寿命成本分析,在推广"全寿命周期成本分析"设计理念以及提高桥梁工程投资经济效益等方面做了有益的尝试。     

基于LCA和时变可靠度分析的桥梁维护策略优化

为研究桥梁在生命周期过程中维护对安全性的提升,及桥梁维护过程所带来的环境影响,基于不确定性的思想,将失效概率作为结构安全性的表征指标,分析了桥梁结构有无维护和进行预防性维护、实质性维护的时变可靠度变化;基于考虑终点破坏模型的生态指标法,做出了桥梁的生命周期环境影响评价(Life cycle assessment,LCA);采用帕累托优化方法进行了失效概率与生命周期环境影响值双目标下的桥梁维护策略优化。运用该方法分析了某钢筋混凝土桥梁在有预防性维护和没有预防性维护情景下,以及预防性维护首次实施时间与实施周期的不同所引起的生命周期累积失效概率和环境影响的变化,并对其维护策略进行了优化分析。结论表明合理安排多次预防性维护能够有效延迟实质性维护的发生时间并降低生命周期环境影响,可以根据对结构安全储备要求和环境影响要求选择桥梁最优维护策略。     

日本公路桥梁养护管理技术

进入21世纪后,日本桥梁工程已从大规模建设阶段转入了桥梁养护管理阶段。日本桥梁养护管理分国土交通省、高速公路公司、各县等若干个层次进行。介绍了国土交通省、本州四国联络桥高速公路公司、首都高速公路公司桥梁养护管理的思路、方法,重点介绍本州四国联络桥高速公路公司桥梁管理的大跨度桥梁检查种类和频率、主缆检查与湿度管理、吊索检查以及大跨度桥梁健全性评价等。本州四国联络桥公司以预防性养护为基本,引入资产管理的理念,以生命周期成本最小化为目标的桥梁管理思路值得借鉴。     

既有桥梁生命周期成本决策模型研究

为了合理分配有限的养护资金、确定最佳的维护对策和时机,基于结构可靠性,以既有桥梁的生命周期成本最小化为目标,利用决策树模型和马尔柯夫过程对既有桥梁的维修策略进行分析,结合桥梁的生命周期其他费用,建立桥梁的生命周期成本决策模型,找到桥梁在生命周期各阶段的最佳维护策略。通过计算案例对该模型的使用方法进行了说明。该模型可较全面地考虑到桥梁在生命周期各阶段的状态概率和成本因素,使决策结果更具有实际意义。     

从消费者的视角分析纯电动城市客车的生命周期成本

通过应用现值分析理论解决跨期消费问题,建立了纯电动汽车生命周期成本的评价模型,从消费者的视角,对我国纯电动城市客车进行了案例研究,包括空调开启对成本的影响分析.结果表明:目前我国纯电动城市客车的生命周期成本远高于传统柴油车;空调的开启对纯电动城市客车的生命周期成本影响显著.     

高速公路网规划中期评价理论方法

从高速公路网的技术、经济社会效益和环境影响3个方面对高速公路网规划中期评价的理论与方法进行了探讨.技术评价主要从网络结构性能和交通质量2个方面进行评价,网络结构性能评价选取的指标主要有高速公路网密度和连通度；交通质量评价选取的指标主要有负荷度和里程拥挤率.效益评价主要从财务效益和社会经济效益2个方面进行评价,评价方法主要有投入产出法、系统动力学模型、投资乘数法和生产函数法.环境评价主要从资源占用成本、环境治理成本、环境管理成本和节能减排效益4个方面进行分析.该研究内容既丰富了相关领域的研究空白,同时评价结果也为高速公路网规划的调整奠定了坚实的基础,具有重要理论和现实意义.     

发动机制造与再制造过程的环境污染影响比较研究

通过对发动机制造和再制造过程各阶段对环境影响的分析比较,用产品生命周期评价矩阵进行半定量分析,得到各自的环境评价指数.分析表明,发动机制造和再制造不同阶段对环境影响差别较大.     

对现代桥梁建设全生命周期质量控制的思考

桥梁工程建设从无到有的过程是从方案策划到实施设计、动工建设、运行养护,直至废弃的历程,按照这一紧密联系的过程,主要介绍了精细化设计对工程质量的贡献、施工阶段对工程质量的影响、全过程咨询对工程质量的作用三个主要方面,结合三个主要阶段对现代桥梁建设全生命周期的质量控制进行了具体分析。     

Energy Analysis of Tire Life Cycle

基于生命周期清单分析原理,剖析了轮胎生命周期的能量影响因素,提出了轮胎生产、运输、使用和资源化利用4个阶段能量消耗的理论模型和计算方法,确定了轮胎生命周期的能量输入-输出清单,定量分析了轮胎生命周期各个阶段的能量消耗,并对其中的资源化利用阶段中废旧轮胎3种能源回收方法进行了评价.     

预制拼装混凝土桥梁早期病害研究

预制拼装桥梁可提高施工质量和施工效率,减少环境影响,故被广泛应用于工程项目中。然而,关于预制拼装桥梁病害的研究仍有不足。以某预制拼装桥梁工程为例,综合考虑其设计和施工阶段,深入分析了3类早期病害的特征及产生原因,对预制拼装桥梁病害“潜伏、表达、恶化”的发展历程进行描述。相关成果有利于尽早发现病害并采取必要的措施来进行预防、延缓或消除病害的产生,防止典型病害集中爆发,保证结构安全,降低维养成本,提高全生命周期管养效益。     

基于LCA的磷石膏石灰稳定土路基材料的环境影响评价

通过生命周期环境评价方法划分磷石膏石灰稳定土路基材料生命周期的阶段,运用层次分析法确定不同环境影响类型的权重,对生命周期内的环境总负荷进行计算,并根据计算结果分析影响环境总负荷大小的关键阶段。结果表明:结合料制备阶段的环境负荷占生命周期全过程环境总负荷的92.19%,为影响磷石膏石灰综合稳定土生命周期过程环境总负荷的关键阶段;通过使用清洁能源、选取合理运距、加强结合料制备与运输等工序之间的衔接效率等措施,可减轻磷石膏石灰稳定土路基材料在使用过程中对环境产生的负荷。     

氢燃料电池汽车不同制氢方案的全生命周期评价及情景模拟研究（双语出版）

氢燃料电池汽车作为新能源汽车领域未来的重要方向已成为行业共识，为评估氢燃料电池汽车不同制氢方案对资源、能源和环境的影响，构建氢燃料电池汽车燃料循环以及4种制氢方案的全生命周期评价数学模型，选取代表世界先进水平的丰田Mirai燃料电池汽车作为评价对象，应用GaBi软件的基础数据库对其进行全生命周期评价，同时对甲烷催化重整法、甲醇催化裂解法、电解水法和氨裂解法4种制氢方案的全生命周期能耗、排放进行量化计算。最后，以电力结构作为关键因素对当前最常用的电解水法进行情景模拟并与其他3种方案进行对比分析。评价计算结果表明：电解水法制氢的矿产资源消耗、化石能源消耗和环境影响均最高；甲醇催化裂解法制氢的矿产资源消耗和化石能源消耗均为最低，仅分别为电解水法的2%和3%；甲烷催化重整法制氢的环境影响最低，仅为电解水法的1.6%。情景模拟结果表明：电解水法的环境影响在煤电比例降低到41.6%的情况下仍然在4种制氢方案中最大，然而在水力单一清洁能源发电的极限情况下环境影响最小，但基于中国的资源禀赋，全面实现水力发电并不可行。因此，须从提升电解水法的能源利用效率、改进关键技术等方面有所突破才能使其成为未来大规模制氢的可行方案。     

高速公路生命周期能耗和大气排放研究

通过应用生命周期评价(LCA)理论与方法对高速公路生命周期消耗的能源及产生的大气排放进行计算,将公路生命周期分为建筑材料生产、建造、养护和拆除废弃4个阶段。结果显示,建筑材料生产阶段能源消耗最多,其次是建造和养护阶段,最后是拆除废弃阶段。建材生产阶段,1功能单位(每千米4车道)高速公路能耗达1 399.87 t标煤。在20 a的公路生命周期内,1功能单位高速公路共消耗2 512.89 t标煤,排放CO22 197.83 t,SO252.25 t,NOx14.94 t。因此,改进建材本身的生产工艺、在公路工程中节约用材、降低工程机械的耗油率是减少公路生命周期大气环境负荷的有效措施。     

制氢方法的评价及对氢燃料电池汽车推广的影响研究

氢燃料电池汽车（FCV）是未来交通运输的理想解决方案,由于其在使用过程中仅消耗氢气,寻找对资源、能源和环境影响最小的氢气来源,对交通运输行业的节能减排具有重要意义。分析和评估了4种不同的制氢方法,通过建立FCV燃料循环的全生命周期评估数学模型,并与GaBi软件的基础数据库相结合,实现对FCV的全生命周期评价。选择丰田MIRAI FCV作为实例对象,对所建立模型的有效性进行验证。基于建立的评价模型,对FCV生命周期的各个阶段进行评价,探讨不同制氢方法对资源、能源和环境的影响,研究中国电力结构和制氢效率改进对电解水制氢法的积极作用,分析了以不同清洁能源作为电力来源时对电解水制氢法的影响程度。在对中国的人口、能源分布情况和能源结构变化趋势进行分析后,结合建立的清洁能源电价预测数学模型,提出了短期内适合推广FCV的区域,明确了考虑环境成本时的各区域推荐的制氢方法或清洁能源发电类型,给出了考虑经济成本时的各区域在当前和未来30年内推荐的清洁能源发电类型。通过所建立的生命周期评价模型和清洁能源电价预测模型,确定当前阶段的最佳制氢方法,发现了中国当前电力结构存在的问题,明确未来中国各地区能源结构发展的方向。研究结果表明：只有以清洁能源发电作为电力来源时,电解水制氢法才是未来大规模制氢的理想方案,清洁能源使用优先级顺序为核能、水电、风能;人口密度小于150人·km^-2的地区（除中心城市外）未来一段时间内不应大面积推广FCV,推广的重点应该在中国的东南部地区。