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

  • 随机过程的第二类随机谐和函数表达

    孙伟玲;陈建兵;李杰;

    发展了随机过程的第二类随机谐和函数表达并研究了其性质.证明当随机频率与相位服从独立均匀分布而幅值由频率与目标功率谱密度决定时,随机谐和函数过程的功率谱密度函数精确地等于目标功率谱密度函数.研究第二类随机谐和函数过程的渐进正态性,讨论趋向正态分布的速率,并采用Pearson分布研究1维概率密度函数的性质.研究表明,第二类随机谐和函数同第一类随机谐和函数具有相似的性质,且由于第二类随机谐和函数频率为均匀分布,应用更为方便.以多自由度体系的线性和非线性响应分析为例,验证了随机谐和函数模型的有效性和优越性.

    2011年10期 v.39 1413-1419页 [查看摘要][在线阅读][下载 535K]
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  • 高强钢筋混凝土梁裂缝宽度的试验研究和分析

    周建民;王眺;陈飞;赵勇;

    为了研究配置高强钢筋混凝土梁开裂后的使用性能,对14根配置500MPa钢筋的混凝土梁进行了受弯性能试验.给出了梁侧面裂缝宽度沿裂缝高度的分布规律;梁底面裂缝宽度沿梁宽变化规律;典型位置处平均裂缝宽度与弯矩关系等,并对裂缝宽度值进行了统计分析.由本次试验和其他相关试验的数据分析表明:在钢筋应力较高时产生的次生裂缝会明显抑制主裂缝的扩展速度;我国现行规范的裂缝宽度公式的计算值明显大于试验值,不适用于配置高强钢筋混凝土梁的情况.对钢筋高应力下的裂缝宽度主要影响因素进行了分析,并提出了配置高强钢筋混凝土梁裂缝宽度的2种计算模式.建议公式与试验结果吻合较好.

    2011年10期 v.39 1420-1425+1499页 [查看摘要][在线阅读][下载 672K]
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  • 钢管塔十字节点板强度理论与试验研究

    邓洪洲;黄誉;

    针对一种适用于大型钢管塔的十字插板连接形式,阐述了其节点板的受力特点,对十字节点板的破坏模式及计算理论进行了系统分析.为考察节点板的受力性能、破坏模式及极限承载力,以榕江大跨越塔工程为背景,进行了2个大尺寸缩尺模型的静力试验.对试验模型进行了有限元非线性数值分析,试验结果与有限元分析结果一致性很好,两方面的分析结果均表明:该十字节点板构造合理、安全可靠,可用于实际工程.结合试验研究和有限元参数分析结果,提出了该十字节点板的破坏模式,给出了相应的计算理论和极限承载力计算公式,提出了用于实际工程的设计建议公式.

    2011年10期 v.39 1426-1433页 [查看摘要][在线阅读][下载 923K]
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  • 建筑结构风致内压的研究进展

    顾明;余先锋;全涌;

    从理论分析方面概括了内压控制方程的发展过程,评述了结构柔度、Helmholtz共振、干扰效应及结构内部分区等几个影响风致内压的主要因素,并从风洞试验、现场实测与CFD(计算流体动力学)模拟3个方面回顾与总结了国内外风致内压的研究进展,列举了各国风荷载规范对内压的描述.通过分析内压控制方程、影响因素以及研究方法中所存在的问题,指出了当前内压研究中的不足,并提出了进一步研究的建议.

    2011年10期 v.39 1434-1440+1478页 [查看摘要][在线阅读][下载 248K]
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  • 两并列方形高层建筑局部风压干扰特性

    韩宁;顾明;

    对2个并列方形高层建筑模型进行了受扰建筑风压测量的风洞试验.根据试验结果,分析了施扰模型高度变化以及相对位置变化对受扰方形高层建筑表面局部风压的影响.结果显示,高度比固定、间距比变化时,平均和脉动风压系数干扰因子最大值在狭缝面和外侧面均随间距比的增大而减小,间距比等于2时,狭缝面的脉动风压放大较为显著,在前缘棱边的上端角部处为2.2,在迎风面和背风面则随间距比的增大而略有增大.间距比固定、高度比变化时,平均和脉动风压系数干扰因子最大值在狭缝面、外侧面和背风面均随高度比的增大而增大,狭缝面脉动风压增大最为显著,局部达2.7,在迎风面则受高度比变化的影响较小.

    2011年10期 v.39 1441-1446页 [查看摘要][在线阅读][下载 803K]
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  • 斜拉桥气弹模型拉索振动数字摄影测量技术

    陈艾荣;涂熙;马如进;

    利用数字摄影测量的方法,在斜拉桥全桥气弹模型风洞试验中对拉索结构实现振动位移的动态测量.介绍了该方法的基本原理,并通过某斜拉桥进行了实测研究,获得了该桥气动失稳状态时的拉索振动形态,为桥梁颤振发散机理的研究提供了直接依据.讨论了拉索位移测量方法的误差,并提出改进测量精度的对策.

    2011年10期 v.39 1447-1451页 [查看摘要][在线阅读][下载 675K]
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  • 基于监测数据的桥梁结构可靠性评估

    焦美菊;孙利民;李清富;

    桥梁结构健康监测系统能有效监测影响桥梁结构的各种作用及其在结构上产生的效应,可为准确评估桥梁结构的各种性能提供信息.影响桥梁结构性能的因素具有随机性,基于概率的方法是处理随机性的有效工具.研究了结构健康监测与可靠性评估相结合的桥梁结构性能评估方法.分析了纵向应变监测信号的特点,提出一种新的监测信息处理方法.结合工程实例,验证了该方法的可行性,并对可靠性评估结果进行分析.

    2011年10期 v.39 1452-1457页 [查看摘要][在线阅读][下载 315K]
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  • 上海软土非饱和压缩特征

    叶为民;朱悦铭;陈宝;叶斌;

    通过室内吸力控制的非饱和1维压缩试验,获得了上海软土在不同吸力下的压缩—回弹—再压缩曲线,进而获取了非饱和土2个重要压缩性指标———回弹指数和压缩指数;分析探讨了基质吸力对非饱和土强度的影响,并采用Alonso弹塑性模型对试验实测数据进行了拟合分析,获取了前期固结压力随基质吸力的变化关系曲线.试验结果表明,随着基质吸力的增加,土的压缩性不断降低;当前吸力条件下,孔隙比随竖向压力变化曲线阶段特征明显,包括弹性阶段、弹塑性阶段以及回弹与再压缩阶段;非饱和压缩过程中,前期固结压力随基质吸力减小而减小,土的孔隙比与基质吸力和竖向应力之间呈曲面关系.

    2011年10期 v.39 1458-1462页 [查看摘要][在线阅读][下载 371K]
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  • 盾构穿越保护建筑数值模拟预测与监控量测

    葛世平;谢东武;丁文其;杨洪杰;

    对既有建筑下盾构穿越施工引起的地表沉降规律进行多工况系统的3维数值模拟研究,认为在地层及隧道相关参数不变的情况下,既有建筑与隧道的相对位置、既有建筑的刚度、自重等对地表沉降规律具有明显的改变作用,主要表现为对沉降量、沉降槽宽度及形式等的改变.结合上海轨道交通11号线穿越历史保护建筑上海市徐家汇观象台工程,建立全3维模型对既有建筑下盾构穿越施工全过程进行模拟,预测地表沉降量.通过对穿越过程沉降测点的监测,对数值模拟预测的合理性进行了验证.

    2011年10期 v.39 1463-1467页 [查看摘要][在线阅读][下载 593K]
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交通运输工程

  • 交通事件持续时间分布拟合及其加速消散模型

    丛浩哲;王俊骅;方守恩;童世鑫;

    对某高速公路交通事件管理系统中记录的3年交通事件信息进行了数据统计处理,对交通事件持续时间的随机分布进行了多种拟合分析和分布检验,构建了基于对数逻辑斯特分布的交通事件持续时间加速消散模型.该预测模型可以使用不同的拟合分布并接受缺失数据,样本检验能很好地预测交通事件持续时间及其累积结束概率.

    2011年10期 v.39 1468-1472页 [查看摘要][在线阅读][下载 263K]
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  • 分路段交通状态模式元胞传递模型

    弓晋丽;杨东援;彭贤武;

    对城市快速路元胞传递(CTM)模型进行了研究.根据不同路段交通状态模式下,路段交通流动态特性的"可观测性"会由于交通信息传播方式差异而不同,提出了城市快速路分模式元胞传递模型.该模型更新了流量传输模型,将其表示为不同路段交通状态模式下的分段函数形式,并针对城市快速路构建了下匝道流量传输模型.以上海南北高架部分路段实际检测数据为例,测试比较了3种宏观元胞自动机模型,结论为分模式CTM模型性能最好.在将其应用于大规模数据测试时,密度估计结果平均百分比误差为20%左右,流量估计结果平均百分比误差为10%左右,仿真效果比较理想.

    2011年10期 v.39 1473-1478页 [查看摘要][在线阅读][下载 383K]
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  • 基于通信仿真的手机切换扰动对车速误差影响

    杨飞;夏军;崔亚平;

    根据真实移动通信环境特征配置仿真参数,建立试验场景,运用Matlab软件实现仿真,将移动通信仿真手段交叉应用于分析交通行程车速采集误差问题.进行切换路测仿真,对试验道路进行切换标定,反复多次试验拟合发现各切换位置扰动服从正态分布规律,由此确定平均切换位置和切换路段长度;进行通信网络仿真,获取手机切换样本数据,利用样本切换时间差和切换路段长度,计算得到切换路段行程车速,将其与仿真试验设定的真实车速进行误差精度分析,从定量角度研究不同基站布局类型和切换控制准则2种主要影响切换扰动的因素对采样车速误差的影响.

    2011年10期 v.39 1479-1484页 [查看摘要][在线阅读][下载 703K]
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  • 城市轨道交通网络突发事件影响客流量的计算

    洪玲;高佳;徐瑞华;

    城市轨道交通网络发生突发事件而造成临时性中断后,因列车运行延误具有传递性和扩散性,此时各相关车站会形成延误客流、绕行客流及损失客流.引入图论的方法建立城市轨道交通网络局部中断评价模型;再结合轨道网络单位时段内各站点间的起讫点出行分布历史或预测矩阵,得到了在各个受影响站点的各种受影响客流的评价模型.根据这些模型可以得到网络节点破坏后各相关站点随着时间的推移而不断变化的受影响客流量、绕行客流量、拥堵客流量、延误客流量、损失客流量、损失时间等参数.通过对上海轨道交通的局部网络的分析计算,证明了该应急处置参考模型的有效性.

    2011年10期 v.39 1485-1489页 [查看摘要][在线阅读][下载 213K]
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  • 路基土回弹模量湿度调整系数预估研究

    林小平;李兴华;凌建明;周亮;

    选取了几种代表性的路基土样,采用UTM(万能材料试验机)动力三轴试验系统,测试不同湿度下的回弹模量,分析湿度对路基土回弹模量的影响规律,利用测试结果,对Witczak回弹模量湿度调整系数模型中的参数进行校正,建立适用于我国粗细粒土组的湿度调整系数预估模型.结果表明,路基土湿度在最佳含水率饱和度±20%区间内,模量调整系数与饱和度差值近似呈线性关系,而当湿度低于最佳含水率饱和度20%以上时,模量调整系数受饱和度变化的影响很小.针对不同类型土组,应用建立的模型,推荐了回弹模量的湿度调整系数,可结合室内回弹模量测试,反算路基在实际湿度状况下的回弹模量值.

    2011年10期 v.39 1490-1494页 [查看摘要][在线阅读][下载 274K]
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  • 基于傅立叶级数解的导温系数现场测定

    吴建良;汤文;孙立军;

    将路面温度场抽象为1维瞬态热传导方程,由分离变量法导出满足方程的傅立叶级数,推导出在已知界面温度时确定1维层状体瞬态温度分布的解答.基于路面温度场实测数据,提出用牛顿法反算路面材料导温系数的方法.在路面降温过程中路面温度沿深度单调变化时,傅立叶级数解取50项就能够达到0.01℃的精度.实测数据分析结果表明:路面沥青层中上部导温系数较下部稍大,中面层AC-16导温系数为0.002 4m2.h-1,底面层AC-25为0.001 6m2.h-1,比大多实验室测定值低.

    2011年10期 v.39 1495-1499页 [查看摘要][在线阅读][下载 341K]
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环境科学与工程

  • 长江口表层沉积物中多氯联苯残留和风险评价

    黄宏;尹方;吴莹;尹大强;

    采用GC-ECD(gas chromatography-electron capturedetector)对14种多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)在长江口及东海近岸沉积物中的残留水平进行了测定,对其分布、组分特征、来源及生态风险水平进行了探讨.结果表明:多氯联苯在表层沉积物中的质量分数为18.66~87.31ng.g-1(平均值为41.65ng.g-1),以三氯和四氯联苯为主,占多氯联苯总量的32.49%~96.43%;相关性分析揭示总有机碳是影响沉积物中多氯联苯分布的重要原因;主成分因子分析法对多氯联苯来源的研究显示多氯联苯污染主要来源于电力电容器的浸渍剂等工业品的生产;采用毒性当量因子(toxic equivalency factors,TEFs)法和沉积物环境质量标准ISQG(interim sediment quality guideline)对多氯联苯污染状况进行了初步评价,与国内外水体沉积物相比,长江口及东海近岸多氯联苯污染水平或毒性当量处于中等水平,具有一定的潜在生态风险,应加强污染监管.

    2011年10期 v.39 1500-1505页 [查看摘要][在线阅读][下载 359K]
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  • 流量折减系数对雨水系统设计标准的影响

    周玉文;翁窈瑶;汪明明;

    我国室外排水设计规范规定采用折减系数计算雨水排水设计流量,造成了设计标准和抗灾能力与国外的类似工程相比偏低.在适当假设的基础上,推求出折减系数为1和2时重现期关系的数学表达式,根据实例分析,当折减系数为1时设计重现期为1年不同时刻的设计流量相当于折减系数为2时重现期1.531~4.028年的标准;当折减系数为2时设计重现期为1年的设计流量仅相当于折减系数为1时的重现期0.690~0.393年标准.由于引入折减系数已经造成雨水排水系统设计标准实质性降低,使城市区域形成洪涝灾害的设计风险增加.

    2011年10期 v.39 1506-1509+1527页 [查看摘要][在线阅读][下载 163K]
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  • 多智能体模拟在土地变化预测中的应用

    杜守帅;宋婷;马兴波;

    伴随着城市建设的快速发展,城市中心及周边的绿地规模正在逐年减小,城市内部绿地环境在逐步恶化.因此对城市建设用地和绿地的变化进行定量的把握,对其变化进行预测和评价是非常重要的.以日本大分市植田地区为例,建立多智能体模型(MAS),计算各智能体的变化概率,确立各智能体的分类类型,进而对对象地区的土地变化进行模拟,并验证其有效性.再以此模型为基准,对将来的城市建成区和绿地环境变化进行预测模拟,提出结合人口要素对土地变化进行模拟预测的意见和方法.

    2011年10期 v.39 1510-1516页 [查看摘要][在线阅读][下载 973K]
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材料科学与工程

  • 工程水泥基复合材料自愈合过程与产物

    阚黎黎;施惠生;瞿广飞;宁平;

    借助环境扫描电镜(ESEM)对纤维表面以及15,30,50μm不同宽度裂缝自愈合产物的生长过程进行了连续观察,结合EDS(energy dispersive spectroscopy)、TEM(transmission electron microscopy,透射电镜)、XRD(X-raydiffraction)及FTIR(fourier transform infrared spectroscopy)等先进研究手段,对工程水泥基复合材料(ECC)裂缝自愈合产物的化学特性进行了分析.结果表明,体系中水泥基材料的进一步水化及C-S-H凝胶和CaCO3晶体的生成是裂缝自愈合的主要原因.宽度15μm裂缝的自愈合产物主要为C-S-H凝胶;宽度30μm裂缝的自愈合产物主要为C-S-H凝胶和CaCO3;观察周期内,宽度50μm形成的自愈合产物量无法填满裂缝.从微观层次上看,宽度30μm以下的裂缝几乎都能完全自愈合.同时,ECC材料中的PVA(聚乙烯醇)纤维有亲水特性,为自愈合产物的形成提供了成核点,有助于ECC材料自愈合产物的形成和生长.

    2011年10期 v.39 1517-1523页 [查看摘要][在线阅读][下载 1079K]
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  • 原位制备聚己内酯和羟基磷灰石复合材料

    徐子颉;马超;汪飞;逯爱慧;

    采用溶胶-凝胶技术和真空干燥技术,原位制备了聚己內酯(PCL)和羟基磷灰石(HAP)多孔复合材料.对样品进行扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)和拉曼散射光谱(Raman)表征和分析.结果表明,羟基磷灰石与聚己內酯分子间存在弱氢键作用;当羟基磷灰石在复合材料中的质量分数低于40%时,没有明显的相分离现象出现.

    2011年10期 v.39 1524-1527页 [查看摘要][在线阅读][下载 334K]
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  • 考虑回收能力的材料生命周期清单分析模型

    苏醒;张旭;孙永强;

    对可再生材料进行生命周期清单分析时,需要考虑材料回收率的影响.分析了以往几种可再生材料生命周期清单分析算法所存在的问题,将回收率分解为回收能力、回收水平2个因素,提出了同时考虑这2个因素的可再生材料生命周期清单分析新算法.以建筑中常用的钢板、钢筋、铝、玻璃及混凝土为例,比较计算了新算法与老算法之间的差异.结果表明,新算法能较大提高生命周期清单分析的计算精度.

    2011年10期 v.39 1528-1530+1547页 [查看摘要][在线阅读][下载 162K]
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机械、车辆与热能工程

  • 纯电动汽车供能策略研究

    叶建红;陈小鸿;

    分析了纯电动汽车供能策略的5大决策要素:城市电网运行特征,电池与充电技术,纯电动汽车交通功能定位,纯电动汽车节能减排效益以及土地资源约束等.综合各决策要素,提出纯电动汽车供能应有别于传统燃油车自由式加油模式,而须实施夜间低谷充电为主、白天快速补电与更换电池组为辅,结合各类型交通方式出行特征,提供组合型供能模式的能源供给策略.进一步界定了常规充电站、快速充电站与电池更换站的服务定位及布局要求.研究成果对于完善纯电动汽车能源供给体系,指导供能设施建设具有重要意义.

    2011年10期 v.39 1531-1536页 [查看摘要][在线阅读][下载 206K]
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  • 侧垂向力耦合模型的轮胎多边形磨损分析

    李勇;左曙光;雷镭;杨宪武;

    多边形磨损是汽车轮胎磨损研究中的新课题,具有重要的理论价值和研究意义.考虑轮胎接地磨擦的非线性特性,建立了基于LuGre摩擦模型的轮胎侧、垂向力耦合的动力学模型.根据自激振动理论,得出轮胎多边形磨损与胎面的侧向振动有关,磨损边数近似等于胎面的侧向振动频率与车轮滚动频率之比,并通过仿真得到了能够引起胎面自激振动的车速和车轮前束角范围.结果表明,所建模型能很好地解释轮胎多边形磨损的形成机理,为减小或消除轮胎的自激振动提供了理论依据.

    2011年10期 v.39 1537-1542页 [查看摘要][在线阅读][下载 499K]
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  • 类车体尾迹区雷诺应力实验分析

    朱晖;杨志刚;

    对后倾角35°类车体在模型风洞中进行实验,运用3维热线风速仪在选定测点上对空间3个速度分量进行采样.对采得的瞬时值进行统计分析,并制成雷诺应力分量云图.由图谱可知:类车体尾迹区流动以一对拖曳涡为其主要特征,地面效应影响至流动远场,雷诺应力分量的分布特征随离车体的远近而变化.

    2011年10期 v.39 1543-1547页 [查看摘要][在线阅读][下载 856K]
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  • 汽车内儿童乘员致伤原因研究方法

    王宏雁;潘曙明;曹清清;

    基于平均加速度理论,采用PC-Crash与MADYMO软件建立了典型儿童乘员交通事故的模型,通过耦合计算获得儿童假人的动态响应和伤害程度,结合尸检报告定性分析了儿童乘员的致伤机理.

    2011年10期 v.39 1548-1551页 [查看摘要][在线阅读][下载 551K]
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  • 列车耐碰撞系统有限元和多体动力学联合仿真

    王文斌;康康;赵洪伦;

    研究基于有限元和多体动力学技术进行列车耐碰撞系统设计的联合仿真策略.通过非线性有限元分析获得车辆吸能部件在碰撞时的力—位移关系曲线,以该曲线模拟车辆连挂之间的非线性弹簧特性,运用多体动力学技术进行了两列车的碰撞动力学仿真.通过仿真分析碰撞中列车各车辆间的作用力、变形、速度、加速度以及各个吸能部件的能量吸收等数值,实现了对新设计列车碰撞被动安全系统总体性能的评估.与高速碰撞相比,在中低速碰撞工况下,头车与第2节车体端部连接处吸收的动能占总动能的比例更高.联合仿真能较真实地模拟列车碰撞的全过程,验证了联合仿真策略的可行性.

    2011年10期 v.39 1552-1556页 [查看摘要][在线阅读][下载 618K]
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  • 稀释气体对甲烷层流预混火焰燃烧速度的影响

    曹甄俊;朱彤;

    基于GRI-Mech 3.0详细化学反应机理,利用预混燃烧模型(PREMIX Code)研究了甲烷-空气-稀释气层流预混火焰燃烧特性及火焰结构.重点探讨了不同化学当量比(0.5~1.5)、初始压力(0.05~0.40MPa)、稀释气体种类(N2,CO2及H2O)和稀释摩尔比(0~0.35)对甲烷-空气-稀释气混合气层流预混火焰结构、层流燃烧速度、火焰厚度的影响.研究结果表明:随着稀释比的增加,层流燃烧速度逐渐变小,火焰厚度增大,火焰流动不稳定性得到抑制;CO2作为稀释气时对层流燃烧速度及火焰厚度影响最为显著.随着初始压力提高,层流燃烧速度及火焰厚度均变小;进一步提高初始压力,对火焰厚度影响并不明显.

    2011年10期 v.39 1557-1562页 [查看摘要][在线阅读][下载 738K]
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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稿与审稿,不接收纸质稿件和E-mail投稿。网络投稿请直接登录《同济大学学报(自然科学版)》编辑部网站(http:∥www.tjzrxb.com),或登录同济大学网站→科学研究→同济大学学报→自然科学版界面。有关作者资格、注意事项与说明如下。

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