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摘 要 ：随着我国交通基础设施建设的高潮,对其全寿命成本管理迫切需要采用计算技术开发一套功能齐全、操作简便的 全寿命成本分析系统。系统采用面向对象编程语言 C# 在 Microsoft Visual Studio 2019 平台下,开发了界面友好、操作简便 易行的混凝土结构全寿命成本分析系统。文中阐述了软件系统的开发目标、设计思路、技术路线以及系统功能实现等。
关键词：港口工程,全寿命成本,耐久性,C# 编程语言
The Development of Port Engineering Structure LCCA System
ZHANG Zuotie, YIN Junheng
(CCCC Fourth Harbor Engineering Institute Co., Ltd., Guangzhou Guangdong 510230)
【Abstract】： As the climax of concrete structures construction in the country, its management of the life cycle cost is an urgent need to develop a LCCA system with full-featured and easy to operate using computing technology. This LCCA system used object-oriented programming language C # in Microsoft Visual Studio 2019 platform to develop user-friendly, simple and easy operation for the concrete structure. This paper describes the system of the development target , design ideas, technical route and its function realization.
【Key words】： port engineering;LCCA;durability;C # programming language
0 前言
建设项目的耐久性关系到建筑结构的使用年限,在 之前的建设项目中对耐久性并没有给予足够的重视,这 也导致了建筑项目问题的出现,为国家和社会带来了严 重的经济损失,在国外很多地区都发生过因为耐久性问 题引发的沉重教训。所以,这也引起了各个国家工程界 的重视,明确了在进行项目设计时,要充分的考虑建筑 项目的耐久性,即在项目的建造和运行时,要确保各个 阶段的费用和效益进行项目全寿命的成本分析。目前, 我国的基础建设正处在快速发展期,尤其是大型基础设 施的建设,牵扯到的资金和影响都非常巨大,对社会经 济和民生有着深刻的影响。因此,对建筑项目开展全寿 命的经济分析,对建筑项目的管理和维护有着重要意义。
全寿命成本分析最早是从西方国家开始起步的,采 用了全寿命经济分析的基本框架,开创 Lee 研究先例。 随着建筑工程事业的发展,全寿命经济分析也得到了快速的发展和进步,取得了显著的研究成果,并且全寿命 的经济分析已经在公路和桥梁等建设项目中广泛应用。 全寿命经济分析的软件(Life-365),在 2001 年研制成 功,已被广泛用来分析氯盐环境下混凝土结构的全寿命 成本 [1]。“Life-365 全寿命成本分析软件”是基于美国 的腐蚀环境特点、技术水平和经济水平,这些均与我国 存在较大差异,不能直接用于我国港工混凝土结构的全 寿命成本分析。我国在混凝土结构成本分析理论上的成 果已经积累多年,但是缺乏专门的、可应用的混凝土结 构全寿命成本分析软件。
1 系统需求
在交通基础设施工程项目中,主要通过应用全寿命 成本分析的方式,来实现对工程规划、设计、运行、管 理等各环节的成本有效管控,是实现基础设施与社会经 济、生态环境紧密相连,推进交通项目持续发展的重要 前提,在全寿命成本分析理论下,结合计算机技术,开发全寿命成本分析系统更具有现实的应用意义。系统主 要需求如下：
(1)系统以混凝土工程结构全寿命成本为开发对 象,以数据库管理技术、编程技术、组件化等技术为主 要面向对象。
(2)建立一套可视化的、集成化的港口工程建设有 关的材料、机械、人员成本数据库管理系统。
(3)使用基于结构耐久性的混凝土结构全寿命成本 分析理论,作为计算模型对结构全寿命成本进行分析计算。
(4)区分我国不同区域环境特点、耐久性特点的港 口工程结构全寿命成本分析。
2 全寿命成本分析理论
通过对港口工程混凝土结构建设及营运期间可能发 生的成本调研分析,构建了成本构成结构,其成本构成 主要由：初始建设成本、营运期成本和风险成本构成, 其中营运期的成本又由直接成本和间接成本构成,具体 构成图如图 1 所示。以公式(1)作为港口工程混凝土 结构的全寿命周期成本的计算方式。由于港口工程结构 达到使用年限后,可能因为项目结构稳定性较好,还可 以继续进行应用,该因素也需要考虑在内,但本研究并 没有对期末固定资产余值回收项目内容进行考虑计算。
3 软件系统设计
3.1 系统设计原则
港口工程结构全寿命成本分析软件是一项功能众 多、计算复杂、涉及我国不同地域耐久性模型的软件系 统工程,要想保障软件系统符合预期效果,需要遵循以 下原则开展软件系统开发：
(1)实用性原则。满足工程建设人、机、料成本的 数据的收集,以最少的数据人工录入量达到数据库的目 的,符合一定的经济统计特征。
(2)可靠性原则。强大的容错能力是系统所具备的 特色,是保证数据完好性和安全性以及保证系统的良好 运营的基础。
(3)科学性和规范性原则。主要是依据软件工程思 想和方法来对系统进行构建,以促使系统结构更加具备 科学性,要能保证系统具备合理性,系统的各项能力均 要符合软件的社交和开发的要求 [4]。
(4) 可扩展性原则。设置了模块接口在系统中, 为后期系统的升级和扩展提供方便。
3.2 软件系统结构
混凝土结构工程全寿命成本分析软件系统集成了人 机交互接口、各类型计算算法、分析报表、数据库管 理。主要其系统结构如图 2 所示。
3.3 系统的实现与用户界面设计
3.3.1 系统的实现
(1) 选用好系统开发的平台和开发工具。系统开发平 台选择 Windows 10. 系统的开发和检测采用 Microsoft Visual Studio 2019 实现数据录入, 以实现对整编表 项输出功能的有效开发。系统各功能模块的开发采用 Microsoft Visual C# 编程语言开发, 数据库的修改与 开发采用 SQLite;数据查询、确保模块功能的完整性、 检索功能的便利性、数据录入、结果分析输出和操作的 简便性是本系统所要充分考虑和实现的重点。
(2)使用 ADO 数据访问技术。基于后续版本和 扩展性、适用性的考虑,系统数据库的访问使用了 ActiveX 数据对象 ADO.NET。满足平台互用性和数据 访问的可伸缩性,数据传输都是 XML 格式的,因此, 在对数据的处理中,只要是可以对 XML 格式进行读取 的应用程序,均可以采用。其是基于一个 Microsoft Visual Studio 的解决方案,也可以在其他平台上运行。
3.3.2 用户界面设计
混凝土工程结构全寿命成本分析系统的界面为 Windows 界面,主要功能有菜单、功能面板和导航面板 等,能够显示多个辅助性标签功能,这样更方便用户进行 查找使用。底部标签能够进行切换,在使用不同的功能 时,可以灵活的进行操作。图形操作界面非常的清晰, 主 要是依据 Windows 界面准则开展设置的整体界面和输 入界面以及输出界面,就算是刚开始使用的新手也能轻 易掌握,用户可以根据自己的习惯进行可视区域的调整。
4 系统功能
港口工程结构全寿命成本分析系统采用模块化设计,实现了设计和开发的独立性,与成本和环境信息数 据库相联系,进而实现了各功能模块多文件数据的导 入、处理和报表输出,功能介绍如下：
(1)工程成本资料整编功能。该功能为初建成本和 运营成本资料整编,用户可以输入初建成本资料,包括 设计规划成本、施工成本、原材料成本、防腐材料成本; 输入运营成本资料,包括检测成本、施工成本、环境成 本等。在本数据库中,将整编后成本数据存放其中,生 成文本格式的成本数据,便于用户核对成本数据 [5]。
(2)工程项目资料整编功能。该功能为工程结构、 经济参数、环境信息等资料录入整编。由工程所在的区 域和构件的暴露环境不同,在构件的耐久性设计上,工 程环境信息主要决定了构件的表面氯离子浓度和临界氯 离子浓度等关键参数;工程地区温度信息,主要用于在 进行耐久性寿命计算时,进行修正耐久性计算,提高计 算精度。通过整编后工程信息数据存放到数据库中,同 时生成文本格式的工程信息,便于用户核对工程信息,
(3)图形分析及特征值统计功能。系统可对工程的 环境因素、耐久性关键参数、各材料成本因素、耐久性 寿命计算以及全寿命成本计算结果进行图形分析及重要 结果的特征值统计功能。
5 结论
港口工程结构全寿命成本分析系统主要功能包括工程 数据整理汇编、成本数据整理汇编、港口工程耐久性寿命 预测计算分析及工程全寿命成本分析计算,为确保开发出 来的系统能够满足工程对项目全寿命成本计算的需求,系 统开发前对成本理论进行系统研究。系统的开发采用模块 化设计,方便系统的更新升级,界面设计规范, 易于操 作。本系统主要目标是在保证基础设施工程设计使用寿 命的前提下,获取最佳的经济效益,为建设科学的、经 济的港口工程混凝土结构提供科学的依据和指导。
参考文献
[1] 王胜年 .我国海港工程混凝土耐久性技术发展及现状[J].水 运工程,2013(10):103-110.
[2] 洪乃丰 .钢筋混凝土基础设施的腐蚀与全寿命经济分析[J]. 建筑技术,2002(4):254-257.
[3] 刘伯奇.基于性能—寿命—成本优化的混凝土梁桥设计方法 及系统开发[D].天津:天津大学,2010.
[4] 吴澎,李荣庆,沈威 .港口工程全寿命管理的初步研究[A]. 自 主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C],2009.
[5] 陈磊,王立成,连军岭,等.港口工程混凝土结构基于全寿命耐 久性的使用寿命研究[A].第21届全国结构工程学术会议论文集 第Ⅱ册[C],2012.
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