同济大学学报(自然科学版)

1915 年创刊

月刊

ISSN 1000-0054

CN 11-2223/N.

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土木工程与建筑学

  • 结构抗震设计的新概念——可恢复功能结构

    吕西林;陈云;毛苑君;

    可恢复功能结构是一种新型的减震控制结构,它不仅能在地震时保护人们的生命财产安全,也能帮助人们在大地震之后,尽快恢复正常生活,是结构抗震设计的一个理想的新方向.可恢复结构体系主要包括可更换结构构件,摇摆结构,以及自复位结构等.针对21世纪以来国内外可恢复结构体系的研究现状进行了综述分析,详细介绍了正在研究的两种双肢剪力墙可更换构件即可更换连梁与可更换剪力墙脚部构件的设计概念.

    2011年07期 v.39 941-948页 [查看摘要][在线阅读][下载 1067K]
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  • 弯扭耦合颤振过程中的能量转换机理

    刘祖军;葛耀君;杨詠昕;

    采用激励-反馈机制建立了耦合颤振的能量分析方法并给出了颤振稳定的能量判据.结合平板的风洞试验研究了颤振临界风速下结构-气流系统内部的能量变化规律.分析结果表明,联合气动导数A1*H3*(A1*为竖向运动的速度对扭矩的贡献,H3*为扭转运动的位移对升力的贡献)建立了能量从竖向自由度向扭转自由度的传递途径,使气流能量在扭转自由度上大量聚集,并最终超越了气动阻尼的耗能能力,造成了扭转振动稳定性丧失的颤振失稳形态.参数A1*H3*cos1θ(1θ为竖向运动和扭转运动的夹角)对系统扭转振动的能量影响很大,而能量的主要消耗项是扭转气动阻尼,机械阻尼的耗能远小于该项.扭转系统的惯性力、弹性力和扭转气动刚度在一个周期内均不消耗系统能量.

    2011年07期 v.39 949-954页 [查看摘要][在线阅读][下载 417K]
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  • 刚性桩复合地基负摩阻区深度的一种计算方法

    陈明;李镜培;梁发云;史三元;

    根据刚性桩复合地基桩身的受力特性,从其变形模式出发,利用Bjerrum公式,推导了考虑桩-土-垫层相互作用时负摩阻区深度l0的计算方法.与实测数据对比,验证了该算法的可行性.参数分析表明,当桩身的弹性模量Ep大于某一数值时,桩土应力比n与l0曲线变化已趋稳定,此时提高桩体强度对复合地基承载力的影响不显著;而置换率的合理确定对于复合地基承载力的整体发挥有着重要影响;桩侧土模量增加时负摩阻区深度会减小,随着荷载的增加,减小趋势将变弱;从参数分析结果对比可以得出,桩侧土模量变化对负摩阻区深度的变化影响最大,尤其是在等沉面上部土体模量较小时,l0的变化幅度可达23.6%.因此,在软土地区采用刚性桩复合地基处理方法时要充分考虑土体模量对负摩阻区深度的影响.

    2011年07期 v.39 955-959页 [查看摘要][在线阅读][下载 354K]
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  • 松砂直剪试验中的经典与非经典场量数值分析

    蒋明镜;王富周;朱合华;肖俞;

    采用改进的离散元软件,模拟分析了松散砂土直剪试验中的经典与非经典场量.经典场量包括应力、应变、速度场以及应力路径;非经典场量包括转动场、组构和配位数等.分析了剪切过程中经典与非经典场量的变化规律,探讨了两种场量之间的联系.研究结果表明,非经典变量是经典变量的微观本质体现.

    2011年07期 v.39 960-965页 [查看摘要][在线阅读][下载 1084K]
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  • 复合土钉墙支护基坑颗粒流数值模拟研究

    周健;李飞;张姣;崔积弘;

    利用基于离散元理论的颗粒流软件PFC3d建立基坑开挖土钉支护的三维颗粒流模型,通过分析有复合土钉墙支护基坑和无复合土钉墙支护基坑数值模型的位移场和应力场,研究复合土钉支护基坑开挖过程的规律和土钉支护的机理.有复合土钉墙支护基坑和无复合土钉支护基坑在变形程度和变形模式等方面存在较大差异.复合土钉墙支护基坑挡墙变形较小,出现"两头小、中间大"的流鼓型变形模式,坑底隆起量和墙后土体沉降量相对于无土钉墙支护基坑均较小.利用土拱效应来分析复合土钉支护机理,认为土钉支护作用的关键是土拱效应,而不仅仅是土钉和土体之间相互拉拔作用.细观机理研究和颗粒流数值模拟为复合土钉墙支护基坑的机理研究提供新的思路和方法.

    2011年07期 v.39 966-971页 [查看摘要][在线阅读][下载 800K]
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  • 地铁荷载下隧道周围加固软黏土应变累积特性

    唐益群;赵化;王元东;李仁杰;

    通过对上海地铁四号线海伦路站附近隧道周围加固软黏土进行应力控制的循环三轴试验,研究了列车循环荷载作用下加固软黏土的累积变形特性.充分考虑土体围压、固结比、轴向循环压力的大小及频率的影响,得到了加固软黏土在各个因素综合影响下的残余应变的变化规律.通过研究发现,可以用对数关系曲线来描述加固软黏土残余应变随振动次数的变化情况.通过回归分析,确定了各影响因素对预测模型参数的影响.

    2011年07期 v.39 972-977页 [查看摘要][在线阅读][下载 439K]
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  • 地铁荷载下饱和软黏土累积变形特性

    闫春岭;唐益群;刘莎;

    针对地铁循环荷载作用下饱和软黏土的变形特性,对上海地铁2号线静安寺站附近的饱和淤泥质黏土进行GDS(global digital systems)循环三轴试验.试验结果表明,振动次数一定时,累积塑性应变随动应力幅值的增大而增大,随荷载频率的增大而减小;采用正交设计法安排试验,充分考虑了振动次数、荷载频率、动应力幅值以及其两两交互作用等因素对土体累积变形的影响,结合数理统计分析法建立了影响土体变形的影响率及评价方法.研究结果显示,影响地铁隧道轴线变形的主要因素是动应力幅值,而荷载频率与振动次数的交互作用可以忽略,此研究成果对地铁隧道设计具有重要的参考价值.

    2011年07期 v.39 978-982页 [查看摘要][在线阅读][下载 293K]
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  • 双圆盾构隧道在内部爆炸荷载下的响应分析

    马险峰;隋涛;尚金华;王东栋;

    以双圆断面为代表的新型断面隧道结构在软土地铁网络建设中逐渐增多,其在内部爆炸荷载下的动力特性尚未有研究.以软土地区双圆盾构隧道结构为对象,采用动力有限元方法分析了其与炸药接触和非接触两种状态下3种当量炸药爆炸后的动力响应,得出各工况下隧道结构的最终应力状态.结果表明,隧道结构与炸药接触时,3种工况下隧道结构都有不同程度的损坏,其破坏程度随炸药当量数增加依次增强;隧道结构与炸药非接触时,10 kg当量炸药爆炸后对隧道结构基本没有影响,而50,100 kg当量炸药爆炸后隧道结构已严重损坏.该结果对软土地铁隧道运营安全管理具有参考价值.

    2011年07期 v.39 983-988页 [查看摘要][在线阅读][下载 633K]
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  • 隧道开挖对周围土体及桩基影响的试验研究

    孙庆;杨敏;冉侠;Leung C F;

    通过离心机试验研究了粘土中隧道开挖引起的土体瞬时和长期沉降.对不同的隧道与桩间距情况进行了3组离心机试验,研究隧道开挖对桩基的瞬时和长期影响.试验结果表明,高斯曲线法计算的土体瞬时沉降与试验值比较吻合,而计算的长期沉降低估了地表沉降的影响范围.隧道开挖引起的桩身最大轴力和弯矩都发生在隧道起拱线附近,而且桩基反应都是随着隧道与桩间距的增加而减小.随着时间的增加,地表沉降、桩身弯矩和侧向变形都有显著增加,所以隧道开挖的长期影响不容忽视.

    2011年07期 v.39 989-993+1025页 [查看摘要][在线阅读][下载 601K]
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  • 输水隧道管片环弯矩调整系数试验与分析

    沈碧伟;丁文其;彭益成;闫治国;

    由管片错缝拼装的隧道衬砌圆环中,接头部分的挠曲刚度小于与之邻接的管片的挠曲刚度,接头部分承受的弯矩不同于管片承受的弯矩.目前,考虑接头的影响主要通过弯矩调整系数ξ来实现.但是弯矩调整系数ξ还没有通用公式,一般需要通过足尺试验来确定.由于时间和成本问题,所有隧道工程都做足尺试验不现实,故工程中经常需要借鉴类似工程的经验,这必然带来很大的随意性.以上海市青草沙输水隧道工程为依托,进行输水隧道管片弯矩调整系数的足尺试验,改变作用在管片上的径向力P和轴向力F,得到了弯矩调整系数ξ和弯矩M、轴向力F、一环管片长度L的关系公式,对隧道衬砌设计有一定参考价值.

    2011年07期 v.39 994-999页 [查看摘要][在线阅读][下载 607K]
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  • 基于语义差别法的上海街道空间感知研究

    王德;张昀;

    文章借助语义差别法研究上海8条具有代表性的街道的空间感知特征及其与街道的客体指标之间的关系,为街道空间的人性化设计提供参考.研究表明,街道的客体指标主要影响人们对街道空间的特色、氛围和形态的感知,其中,街道长度的影响力最大,街道曲折度和界面连续度的影响力次之,绿化覆盖率的影响力较弱,而交叉口线密度对空间感知基本没有影响.街道的质感、连续感、醒目感和中心感等感知较为复杂,无法为本次调查所选取的客体指标所解释;客体指标和心理量之间存在交叉影响,与客体指标预期相关的心理量和实际相关的心理量并不完全一致.

    2011年07期 v.39 1000-1006页 [查看摘要][在线阅读][下载 570K]
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交通运输工程

  • 非饱和信号控制交叉口动态延误测定方法

    孙剑;潘斌;李克平;张惠玲;

    针对新兴的"检测数据驱动"方法进行延误测定过程中在输入假设、模型建立及算法容错性方面存在的典型问题,提出了基于两个检测截面交通参数的"总体抽样"动态延误测定方法.以每个信号周期为计算单元,研究了周期划分方法,车辆在"离去检测器"的首车到达时间、尾车驶离时间测定方法,"进入检测器"的进入时间上下限阈值确定方法以及相应的车辆引道延误计算方法.最后以上海市曹安公路-祁连山南路和武宁路-大渡河路两个交叉口直行车道组的引道延误动态测定为例,以人工实测的37个周期1 565辆车的引道延误数据为基础,验证了"总体抽样法"的精度.结果表明,在检测器精度为100%时,"总体抽样法"测算延误的绝对差为4.1s,95%的检测精度下绝对差仅减少0.1s.该方法对检测误差不敏感,可用于向信号控制系统提供准确、及时、可靠的延误指标.

    2011年07期 v.39 1007-1012页 [查看摘要][在线阅读][下载 523K]
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  • 基于视频双截面的信号控制交叉口延误检测

    张惠玲;李克平;钱红波;李鑫;

    提出了基于视频双截面的交叉口延误检测方法.在交叉口适当的位置设置两个虚拟检测器,分别判定并记录车辆进入和离开交叉口的信息.在判断车辆进入交叉口时,对新进入交叉口的车辆提取车辆的斑块并进行匹配,如果连续8次斑块都匹配,则表示车辆被检测到;如果判定车辆进入交叉口,则使用车辆斑块和Mean-shift算法对车辆实时跟踪,直至车辆离开交叉口,通过记录车辆进入和离开的时间可以实时地提取车辆的延误参数.实例验证结果表明,基于双截面视频延误检测方法,实时延误的检测精度均值可以达到90%以上,同时,检测的流量精度均值可以达到95%以上.

    2011年07期 v.39 1013-1018页 [查看摘要][在线阅读][下载 596K]
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  • 基于统计分析的交通检测设备性能诊断方法

    杜豫川;周子益;李江;孙立军;

    针对智能交通(ITS)应用系统中检测设备长期性能的健康监测问题,在海量实测交通数据的分析挖掘基础上,提出了一套定量化的诊断方法.该方法以稳定性良好的实测交通流参数——自由流车速为主要指标,采用参数估计、假设检验与置信区间分析相结合的方式,完成针对检测数据的量化分析和检测设备性能状态判断.利用浮动观测车,在上海城市快速道路交通监控系统所积累的历史和实时数据中验证了该方法的有效性.

    2011年07期 v.39 1019-1025页 [查看摘要][在线阅读][下载 500K]
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  • 连续配筋水泥混凝土路面的温度翘曲应力研究

    黄晓明;白桃;李昶;金晶;

    通过素混凝土板温度翘曲应力的Westergaard理论解和有限元数值解的对比,论证了素混凝土板计算模型的适用性,得到了板体自重对板的温度翘曲应力不产生影响这一重要结论.以三向弹簧模拟钢筋和混凝土之间的粘结,对素混凝土板中加入钢筋前后板体特征点位的温度翘曲应力变化情况作了计算分析,认为配筋层位、粘结刚度系数、温度梯度、板长、板厚及配筋率等参数对板中加入钢筋前后温度翘曲应力变化值的影响可以忽略.结果表明,Winkler地基模式下连续配筋路面单独板的温度翘曲应力可以沿用与其尺寸一致的普通水泥混凝土板的温度翘曲应力计算方法.

    2011年07期 v.39 1026-1030页 [查看摘要][在线阅读][下载 237K]
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  • 泡沫沥青衰变方程与发泡特性评价

    李峰;黄颂昌;徐剑;

    目前常用膨胀率和半衰期指标来评价沥青的发泡特性,由于缺乏明确的数值评价标准,有时难以判断最佳发泡参数.比较了现有的4种衰变方程,选定了泡沫沥青衰变方程的基本形式,应用微分方法推导出实际最大膨胀率的通式,由泡沫沥青衰变的边界条件修正得到标准衰变方程,从能量角度出发定义了泡沫能量指标,通过积分给出了计算公式.对实际工程所用4种沥青的发泡试验数据进行分析,泡沫能量指标物理意义明确,量化了沥青的发泡特性,既可确定沥青的最佳发泡参数,又可评价不同沥青的发泡特性.

    2011年07期 v.39 1031-1034页 [查看摘要][在线阅读][下载 181K]
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机械、车辆与热能工程

  • 插电式混合动力汽车能量管理策略多目标优化

    张松;吴光强;郑松林;

    能量管理策略与插电式混合动力汽车(plug-in hybrid electric vehicles,PHEV)的燃油消耗和尾气排放密切相关.在开发的PHEV能量管理策略基础上,建立整车仿真模型.利用自适应惯性因子对基本粒子群算法进行改进.为克服单一优化算法的固有缺陷,将改进粒子群算法和遗传算法组成混合优化算法,并将该混合算法应用于PHEV能量管理策略的多目标优化.优化结果表明,该算法能有效跳出局部最优,其寻优能力明显高于基本粒子群算法和遗传算法,优化后的PHEV油耗和尾气排放相对于优化前减少近30%.

    2011年07期 v.39 1035-1039+1044页 [查看摘要][在线阅读][下载 478K]
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  • 双离合器自动变速器控制系统软件架构设计

    司建玉;吴光强;

    从软件开发方式与架构设计的角度对双离合器自动变速器(dual clutch transmission,DCT)控制系统进行了深入剖析,并以嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ内核为基础,构建了DCT控制系统软件架构.通过引入有限状态机(finite statemachine,FSM)实现了DCT的复杂换挡过程控制,以此为基础开发了DCT多任务控制系统.基于DCT硬件在环仿真试验台对所设计开发的控制系统软件进行了功能及性能验证.验证结果表明,设计开发的DCT控制系统软件既满足了系统对实时性的要求,又提高了系统的可靠性和扩展性.

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  • 汽车后视镜流场的试验与数值研究

    李启良;杨志刚;陈枫;

    为了解后视镜的流场特性,以风洞试验与数值计算为手段,对后视镜的压力场与速度场进行测量和计算,并将测量结果与数值计算结果进行比较,评估两者的异同.数值计算结果与风洞试验结果的平均静压与速度、脉动速度的标准差以及自功率谱密度的一致性表明,所使用的数值计算方法具有可行性,能够较为真实地反映出后视镜的流场特性,数值计算结果与风洞试验结果能够相互验证.试验段近地面的平均静压变化反映出后视镜尾部的流动状态,能量耗散最为强烈的地方出现在远离后视镜约1.0倍后视镜直径的区域,回流区域影响范围可达3.0倍后视镜直径.后视镜尾部带有强烈的脉动速度,剪切层侧的速度脉动比其他区域大,个别测点脉动速度标准差数值可达来流速度的0.3倍,它们的主要能量集中在中低频区域.

    2011年07期 v.39 1045-1049页 [查看摘要][在线阅读][下载 509K]
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  • 基于PSCAD/EMTDC软件的城轨交通单车电气特性建模与仿真

    沈小军;范昊;韦莉;张逸成;

    基于PSCAD/EMTDC仿真软件,首先采用面向对象的建模方法对城市轨道交通车辆进行了电气建模,所建模型包括主牵引系统、制动电阻、滤波电路、辅助系统、阻力计算、行驶控制等诸多单元;然后基于该模型利用上海轨道交通某车辆参数进行了仿真和校验,仿真结果表明所建立的仿真模型具有较高的仿真精度,仿真数据与实测数据一致,能够准确地模拟出车辆在不同状态的电气特性与行使特性.

    2011年07期 v.39 1050-1055页 [查看摘要][在线阅读][下载 633K]
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  • 插装阀组集成控制液压系统瞬时失效机理解析

    王安麟;施中秋;胡育钦;张戚;

    为从理论上揭示插装阀组集成控制液压系统瞬时失效的原因,以混凝土泵液压系统为例,提出了基于流体逻辑理论的插装阀组启闭状态组合的解析方法,并运用混凝土泵液压系统的数字化模型验证其有效性.研究结果表明,当负载处于一定范围时,个别插装阀的不当开启会导致不同插装阀的容腔短暂串通,造成液压系统的瞬时失效,而增加插装阀控制腔压力可以解决液压系统的瞬时失效问题.论文提出了提高插装阀组集成控制液压系统运行稳定性的设计方法.

    2011年07期 v.39 1056-1061页 [查看摘要][在线阅读][下载 549K]
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测量科学与技术

  • 基于线状阵列扫描的激光雷达快速三维成像

    蔡银桥;童小华;舒嵘;

    介绍了一种线阵快扫描三维激光雷达成像仪,给出了线阵激光雷达的系统结构和工作原理.从阵列探测器中的某一单元出发,在分析激光光束发射与接收光路的基础上,利用光学原理和解析几何推导了线阵激光雷达成像严密的计算方程,并分析了影响激光雷达成像质量的内部和外部因素.外场测试实验表明,在30 m的距离,该仪器原理样机的距离分辨率可以达到5 cm,能够探测到直径在8 cm以上的目标,平面拟合后的残差的标准偏差在5 cm左右.

    2011年07期 v.39 1062-1067页 [查看摘要][在线阅读][下载 430K]
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  • 基于二代Bandelet和主成分变换的高光谱遥感图像融合

    朱卫东;李全海;徐克科;李天子;

    针对高光谱遥感图像具有波段多、波段间冗余大的特点,提出一种基于二代Bandelet和主成分(principalcomponents analysis,PCA)变换的高光谱遥感图像融合的方法,利用二代Bandelet变换进行图像的多尺度几何分析,得到每个波段图像的Bandelet系数和几何流,对多个波段Bandelet系数和几何流进行PCA变换,得到其主成分,逆变换重构图像.实验结果表明,基于二代Bandelet和PCA变换的方法能很好地融合高光谱遥感图像,优于传统的Bandelet变换和PCA变换.

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  • 结构变形监测的单频GPS动态三差法

    刘志平;何秀凤;张书毕;王坚;

    分析了单历元和似单差两种GPS监测方法的不足,提出了适于工程结构快速、大变形监测的单频GPS动态三差法.该方法利用两个连续跟踪历元形成的三差相位值建模,直接提取动态变形,所建模型无整周模糊度,伪距单点定位和单频载波相对定位即可分别满足其对基准点和基线向量的初值精度要求,适用于动态变形量大于半个波长的量测实践.将单频动态三差法应用于南京长江三桥结构振动监测数据处理,计算结果表明,所提方法与双频单历元法解算的高程变形在5 mm均方误差意义下一致,且基于该方法得到的动态变形序列准确地提取了三桥主梁一阶竖弯处的固有频率0.25 Hz及其响应信号,验证了模型与方法的正确性.

    2011年07期 v.39 1074-1078页 [查看摘要][在线阅读][下载 374K]
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基础科学

  • 氟比洛芬脂质体的制备及其载药性能研究

    陈柳华;甘礼华;赵云辉;刘明贤;

    利用薄膜蒸发-超声分散法制备氟比洛芬脂质体,通过鱼精蛋白凝聚法测定脂质体对氟比洛芬的包封率和载药率,研究了氟比洛芬脂质体载药性能的影响因素.结果表明,制得的氟比洛芬脂质体的粒径为100~250 nm,具有良好的分散性;氟比洛芬定位于脂质体的疏水基团区域,它在卵磷脂相和水相中的分配系数KD为815.6.当卵磷脂浓度为5.4×10-4mol.L-1时,所得脂质体对氟比洛芬的包封率和载药率比较理想;随着氟比洛芬与卵磷脂的质量比的增加,脂质体对氟比洛芬的载药率增大,包封率降低;胆固醇可以调节脂质体膜的稳定性,胆固醇与卵磷脂的质量比应该控制在0.3以下,过高浓度的胆固醇会大量插入膜内使得膜的刚性增强,导致脂质体对氟比洛芬的载药率和包封率降低.

    2011年07期 v.39 1079-1083页 [查看摘要][在线阅读][下载 429K]
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  • 聚天冬氨酸修饰玻碳电极伏安法检测阿魏酸

    王晓岗;王瑶;樊雅娟;李静;

    通过在水溶液中直接电聚合的方法制备了聚天冬氨酸修饰玻碳电极.在pH为4.5,0.1 mol.L-1HAc-NaAc缓冲溶液中,修饰电极对阿魏酸表现出良好的吸附能力,显著地提高了阿魏酸的电信号强度.探讨了聚天冬氨酸修饰玻碳电极的作用机理,建立了阿魏酸的快速检测方法.在浓度为9.1×10-7~3.0×10-3mol.L-1范围内,阿魏酸的微分脉冲氧化峰电流与其浓度呈线性关系,检出限为3.1×10-7mol.L-1.此方法用于中成药逍遥丸中痕量阿魏酸的检测,回收率为97.9%~102.2%.

    2011年07期 v.39 1084-1087+1098页 [查看摘要][在线阅读][下载 270K]
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经济与管理科学

  • 用约化方法对可展期的企业债券定价

    任学敏;刘红梅;

    可展期的企业债券是指企业在债券到期日有权根据当时的利率水平决定是否以同样的收益率将债券到期日延长,它可使企业规避利率风险,但是延展期内投资人要承担企业破产的风险,为此,必须给债券投资人以补偿.文中用约化模型处理企业违约风险,在随机利率下,用偏微分方程的方法给出了可展期的企业债券定价的公式,并讨论了它与普通企业债券在收益率上的差异.

    2011年07期 v.39 1088-1092页 [查看摘要][在线阅读][下载 295K]
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  • 中国东盟国际口岸空间运输优化布局研究

    谷人旭;卫柯洁;

    随着区域经济合作与经济全球化的发展,中国加强与东盟经济合作势在必行.以云南省的16个国家口岸为研究对象,深入分析了口岸运输的分布及其交流特征,指出了口岸运输现状中存在的主要问题.运用首位联接强度模型,计算了口岸间的联系度,据此将口岸区域空间组合划分为中缅、中越两大系统,得出了优先发展区域,为云南省"桥头堡"和"沿边开放开发试验区"的建设与实施提供参考.

    2011年07期 v.39 1093-1098页 [查看摘要][在线阅读][下载 469K]
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  • 《同济大学学报(自然科学版)》征稿启事

    <正>《同济大学学报(自然科学版)》是由同济大学主办的自然科学综合性学术期刊,主要刊登国内外土木建筑、交通运输、环境、海洋、测量、材料、机电、计算机、通信等学科的创新研究成果。本刊为中国自然科学核心期刊和中国科技论文统计用刊源之一,并被EI等40多个国内外权威检索系统收录。本刊目前采用网络投

    2011年07期 v.39 1099页 [查看摘要][在线阅读][下载 770K]
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