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桥梁生命周期环境影响评价理论及其应用研究

作　者: 林驰
导　师: 刘沐宇
学　校: 武汉理工大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 环境影响评价生命周期评价层次分析法模糊综合评价拱形连续箱梁
分类号: X820.3
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

国民经济的高速增长,带来了基础设施建设的迅猛发展,也导致了日益尖锐的环境问题。据世界银行测算,我国每年因环境污染造成的损失约占GDP的10%左右。桥梁作为一种大型的基础设施,其生命周期内对周边乃至全球的环境亦产生着深远的影响;社会环境影响、生态环境影响、水环境影响、空气环境影响等,严重威胁着桥梁周边的环境健康和人民群众的生活稳定。然而,当前桥梁生命周期环境影响的相关研究尚处于探索阶段,不能客观、定量地评价桥梁生命周期的环境影响。因此,全面、系统、科学地评价桥梁生命周期的环境影响,对于解决桥梁引起的环境问题、制定科学的环境保护对策具有重要意义。生命周期评价(Life Cycle Assessment,LCA)是指通过对产品整个生命周期(“从摇篮到坟墓’’)的所有环境影响进行全面、科学的评价,识别其资源的消耗及向环境的排放,并评价这些消耗和排放对环境的影响。本文以武汉市南太子湖大桥为工程依托,基于LCA理论,深入系统地研究了桥梁生命周期环境影响评价的层次和指标,提出了桥梁生命周期环境影响综合评价方法,形成了桥梁生命周期环境影响评价体系。本文的主要研究成果如下;1.系统研究了建设项目环境影响的评价理论及其影响因素,首次在环境评价理论的基础上引入LCA概念,建立了基于LCA的桥梁多层次、多因素环境影响评价指标模型,提出了定性指标和定量指标的计算方法,实现了生命周期环境影响评价指标的量化,为客观、准确地评价环境影响指标提供了理论依据。2.深入研究了评价指标权重的确定方法及其工程应用,提出了桥梁生命周期环境影响评价的赋权方法。结合主观赋权法和客观赋权法,系统分析了桥梁生命周期环境影响的定性指标和定量指标。在AHP法和Delphi法的基础上,提出了两种桥梁生命周期环境影响指标的权重确定方法;目标距离法和IAHP法。为桥梁生命周期环境影响综合评价奠定了理论基础。3.提出了基于LCA的桥梁环境影响综合评价方法;多指标综合评价法和模糊综合评价法,形成了基于LCA桥梁环境影响的多指标综合评价体系和模糊综合评价体系。运用这两种评价方法,分别对武汉市南太子湖大桥环境影响进行了综合评价,结果表明;武汉市南太子湖大桥生命周期内对周边环境有一定负面影响,但相对较小,且主要负面环境影响产生于原材料生产阶段和施工阶段,运营阶段对环境基本无影响。4.系统开展了武汉市南太子湖大桥的仿真分析与监测研究。武汉市南太子湖大桥主桥采用拱形变截面连续箱梁和V型墩结构形式,结构非常复杂,施工难度相当大,各施工阶段的受力状态不明确。因此,本文建立武汉市南太子湖大桥的三维有限元模型,掌握了最不利施工阶段的内力状态,同时在现场建立了南太子湖大桥的施工监测控制系统,确保了大桥施工期的线型、应力和关键支架位移,保证了施工的顺利进行。本研究对类似桥梁的施工监测控制具有重要的参考价值。通过以上研究,提出了桥梁生命周期环境影响综合评价方法,形成了桥梁生命周期环境影响评价体系。本研究有效解决了桥梁生命周期内对周围环境的影响,保护了周边居民的生活环境,是实现经济、环境可持续发展的一项重大举措,对构建和谐社会、国民经济可持续发展具有长远的意义。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-14
第1章绪论  14-18
  1.1 桥梁生命周期环境影响评价的意义  14
  1.2 桥梁生命周期环境影响评价现状  14-16
  1.3 本文主要研究内容  16-17
  1.4 本文的基本思路  17-18
第2章生命周期环境影响评价理论  18-35
  2.1 环境影响评价理论  18-21
    2.1.1 建设项目环境承载力理论  18-19
    2.1.2 系统理论在建设项目环境影响评价中的应用  19-21
  2.2 LCA基本理论  21-27
    2.2.1 LCA的概念  21-23
    2.2.2 LCA的产生和发展  23
    2.2.3 LCA技术框架  23-27
  2.3 建设项目对环境的有利影响  27-28
    2.3.1 社会环境影响  27-28
    2.3.2 生态环境影响  28
  2.4 建设项目对环境的不利影响  28-33
    2.4.1 社会环境影响  28-29
    2.4.2 生态环境影响  29
    2.4.3 地表水资源影响  29-30
    2.4.4 空气环境影响  30-31
    2.4.5 固体废弃物影响  31
    2.4.6 声环境影响  31-33
  2.5 本章小节  33-35
第3章基于LCA的桥梁环境影响综合评价  35-66
  3.1 桥梁生命周期环境影响评价指标体系的构建  36-46
    3.1.1 指标体系概念  36-37
      3.1.1.1 指标体系的含义  36
      3.1.1.2 指标体系的分类  36-37
    3.1.2 桥梁生命周期环境影响评价指标体系构建原则  37-38
    3.1.3 桥梁生命周期环境影响评价指标体系构建方法  38-40
      3.1.3.1 常用的几种指标体系构建方法  38-39
      3.1.3.2 桥梁生命周期环境影响综合评价指标体系的构建思路  39-40
    3.1.4 桥梁生命周期环境影响评价指标体系的确立  40-46
      3.1.4.1 定性指标的筛选  40-41
      3.1.4.2 定量指标的筛选  41-43
      3.1.4.3 评价指标体系的确定  43-46
  3.2 桥梁生命周期环境影响评价指标体系计算  46-57
    3.2.1 定性指标量化方法  46-47
    3.2.2 定量指标计算方法  47-50
    3.2.3 权重的确定方法  50-57
      3.2.3.1 赋权方法  50-51
      3.2.3.2 主客观集成赋权方法  51-52
      3.2.3.3 层次分析法确定权重  52-55
      3.2.3.4 IAHP法确定权重  55-56
      3.2.3.5 目标距离法确定权重  56-57
  3.3 桥梁生命周期环境影响综合评价方法研究  57-64
    3.3.1 综合评价基本理论  57-62
      3.3.1.1 综合评价方法概述  57-58
      3.3.1.2 综合评价的目的和意义  58-59
      3.3.1.3 综合评价方法分类  59-62
    3.3.2 桥梁生命周期环境影响综合评价方法  62-64
      3.3.2.1 多指标综合评价法  62-63
      3.3.2.2 模糊综合评判法  63-64
  3.4 本章小节  64-66
第4章桥梁生命周期环境影响多指标评价方法  66-76
  4.1 多指标评价法步骤  66-70
    4.1.1 评价对象与范围  66
    4.1.2 LCA评价流程  66-67
    4.1.3 原材料生产加工阶段  67-68
    4.1.4 桥梁施工阶段  68-69
    4.1.5 桥梁运营维护阶段  69
    4.1.6 桥梁环境影响的LCA评价模型  69-70
  4.2 南太子湖大桥工程应用  70-74
    4.2.1 工程概况  70-71
    4.2.2 原材料生产加工阶段  71-72
    4.2.3 桥梁施工阶段  72-73
    4.2.4 桥梁运营阶段  73
    4.2.5 生命周期解释  73-74
  4.3 本章小节  74-76
第5章桥梁生命周期环境影响模糊评价方法  76-86
  5.1 多级模糊综合评价法步骤  76-81
    5.1.1 生命周期清单分析  76-77
    5.1.2 评价因子量化  77-78
    5.1.3 评价因子权重确定  78-79
    5.1.4 建立多级综合评价模型  79-81
  5.2 南太子湖大桥工程应用  81-84
    5.2.1 生命周期清单分析  81-82
    5.2.2 评价因子权重计算  82
    5.2.3 一级评价  82-83
    5.2.4 二级评价  83
    5.2.5 三级评价  83
    5.2.6 综合评分  83-84
    5.2.7 生命周期解释  84
  5.3 本章小节  84-86
第6章南太子湖大桥施工控制仿真分析与监测  86-109
  6.1 主桥构造及施工方法  86-87
  6.2 施工控制的理论计算  87-92
    6.2.1 计算软件  87
    6.2.2 计算模型的建立  87-88
    6.2.3 计算模型的结构参数  88
    6.2.4 计算工况的划分  88-89
    6.2.5 计算结果  89-91
    6.2.6 主桥施工支架应力计算  91-92
  6.3 施工控制的参数敏感性分析  92-97
    6.3.1 梁段自重误差影响分析  93-94
    6.3.2 梁段刚度误差影响分析  94-96
    6.3.3 混凝土收缩徐变影响分析  96-97
  6.4 主桥各控制截面的应力监测  97-100
    6.4.1 应力监测的原理和实测方法  97-99
    6.4.2 测点布置  99-100
  6.5 主桥支架应力与沉降监测  100-101
    6.5.1 支架应力监测  100-101
    6.5.2 支架沉降观测  101
  6.6 现场施工控制系统的实施  101-102
  6.7 实测结果分析  102-108
    6.7.1 应力测试结果与分析  102-107
    6.7.2 支架沉降与应力监测结果分析  107-108
  6.8 本章小结  108-109
第7章结论与展望  109-111
  7.1 结论  109-110
  7.2 展望  110-111
参考文献  111-116
附录博士期间发表论文及参加项目  116-117
致谢  117

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