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

  • 混凝土结构空间多尺度环境作用研究

    徐宁;张伟平;顾祥林;黄庆华;

    在分析混凝土结构所受主要环境作用的基础上,借鉴国外环境作用在空间尺度上的划分方法,针对中国的气候环境,建立了混凝土结构的空间多尺度环境作用模型框架,包括全局环境、地区环境、工程环境、构件表面环境和构件内部环境五个尺度,并得到了空间多尺度环境作用数学模型.以环境作用中的大气温度为例,在考虑各尺度上不同环境条件影响的基础上,由全局环境尺度上的环境作用值开始,通过地区环境、工程环境以及构件表面环境尺度上的逐步调整,最终计算得到混凝土内部的环境作用值,为混凝土结构的耐久性评估和设计提供依据.

    2012年02期 v.40 159-166页 [查看摘要][在线阅读][下载 556K]
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  • 火灾时隧道衬砌结构内温度场分布规律试验

    闫治国;朱合华;

    借助火灾试验,对衬砌结构内温度场随时间的变化规律、温度场沿厚度的分布规律以及不同边界条件对温度场的影响进行了研究.试验中,衬砌结构混凝土等级为C50,升温曲线采用HC曲线,升温及恒温持续时间约60min.试验结果表明衬砌结构内各点的升温曲线在100~115℃附近会出现一个明显的恒温平台,且距受火面越远,温度平台出现的时间越晚,持续的时间越长,这反映了混凝土内水分的蒸发吸热过程.在试验升温、恒温及降温全过程中,衬砌结构内温度场沿厚度方向的分布满足指数衰减规律.同时,相对裸露于大气中的结构,由于周围岩土体的吸热,衬砌结构中各点的温度要偏低,且越靠近边界,偏低量越大.

    2012年02期 v.40 167-172页 [查看摘要][在线阅读][下载 755K]
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  • 开口管桩沉桩过程试验研究与颗粒流模拟

    周健;陈小亮;王冠英;周凯敏;

    利用侧面透明的模型箱和铝管半模桩模拟了开口管桩在砂土中的沉桩过程.分别测量了不同桩径和不同相对密实度开口管桩完全闭塞时的土塞高度.结果表明桩径越大,相对密实度越小,则土塞高度越大.利用高分辨率数码摄像设备观察到了土塞形成的三个阶段,重点分析了土塞内几个特征砂颗粒的移动轨迹和压桩过程中孔隙率和接触数的变化,从细观尺度出发探讨开口管桩沉桩过程中砂土的变形机制和土塞形成机理.利用Geodip软件分析了桩土接触面处的砂粒长轴定向和平均配位数,分析表明,土塞形成过程中颗粒原先的结构被打破以及发生了剧烈旋转,颗粒重新进行分布.在模型试验基础上,通过二次开发PFC2D颗粒流程序对沉桩全过程进行离散元仿真模拟.数值模拟结果表明,PFC2D能够模拟开口管桩从开始刺入砂土到形成土塞并最终呈现闭口管桩性态的整个过程.

    2012年02期 v.40 173-178页 [查看摘要][在线阅读][下载 836K]
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  • 双圆环形超深基坑支护结构的数值模拟与监测分析

    陈希;徐伟;段朝静;

    结合某锚碇基础双圆环形超深基坑支护结构的工程实例,采用全三维有限元分析方法模拟整个基坑的施工开挖过程,考虑土和支护结构的相互作用,并结合现场的监测数据进行对比分析,得出了双圆环形超深基坑支护结构的变形特征和受力特性,以及周围土体的变形特征和塑性区分布.从结果看出双圆环形超深基坑具有明显的空间效应和拱效应特点,按照传统方法进行设计是偏于保守的;同时因双圆环形超深基坑支护结构本身变形较小,所以内衬由于地下连续墙位移而产生的内力并不占主导地位,而施工期间的温度变化等其他因素对其受力有很大影响,因而,内衬环向应力基本以受拉为主.

    2012年02期 v.40 179-185页 [查看摘要][在线阅读][下载 824K]
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  • 空中轨道结构车-轨耦合模型试验研究

    李方元;张宇;刘栋杰;

    介绍了新型预张弦索空中轨道结构的原理与受力特点,设计了63m结构的1∶15模型并进行了试验.通过不同弦索张拉力、不同移动荷载和不同行车速度三个因素的近90种组合,对空中轨道结构的部分静力与动力性能进行了研究,对移动荷载和行车速度影响下的弦索应力响应、结构动态挠度变化进行了测试.通过对动力放大系数的分析,提出特定张力、荷载与速度间的关系,为空中轨道真实结构的研究和应用提供理论依据.

    2012年02期 v.40 186-190页 [查看摘要][在线阅读][下载 389K]
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  • 自重和索力偏差对混凝土斜拉桥施工受力状态的影响

    胡方健;李国平;

    采用分段浇筑施工的混凝土斜拉桥的施工状态受到诸多不确定性因素的影响,仅根据现有规范按照确定性方法来计算其承载力及使用性能是不安全的.为了研究混凝土斜拉桥在施工阶段不确定性因素影响下的受力状态,将混凝土自重和施工张拉索力作为变量,采用拉丁超方抽样法对一座混凝土斜拉桥进行了分析.分别研究了在上述两类变量单独和组合作用下桥梁的状态,统计了在给定分布的变量作用下的截面边缘应力的分布规律,分析了不同的索力张拉误差对桥梁应力状态的影响,最后给出了指定截面边缘正应力施工阶段可靠度随索力张拉误差的变化规律.分析得到:自重偏差和索力张拉误差对结构施工状态有很大影响,而且影响的部位不相同;施工阶段应尽量降低索力张拉误差,以减小应力的变异;在前期设计时很有必要进行不确定性分析,以了解结构可能出现的状况,避免发生施工事故.

    2012年02期 v.40 191-197页 [查看摘要][在线阅读][下载 729K]
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  • 基于实测的公路桥梁车辆荷载统计模型

    孙守旺;孙利民;

    基于动态称重系统获取的运营交通基本信息,依据轴组类型对所有车辆进行分类及筛选,建立了6种主要车型的车重、车距、车道交通量、轴重与轴距的统计模型,然后按损伤等效原则提供了6种车型的等效模型车辆,为桥梁疲劳可靠性评估提供了实用的车辆荷载模型.研究表明该建模方法能够准确描述交通荷载,建模过程与方法对同类问题具有普遍意义,可应用于建立各种交通状况下的疲劳车辆荷载模型或提供参考.

    2012年02期 v.40 198-204页 [查看摘要][在线阅读][下载 546K]
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  • 具有任意梯度分布函数的梯度板的三维热弹性

    刘五祥;

    研究任意梯度分布函数的功能梯度板的三维热弹性问题.从正交各项异性功能梯度材料板热弹性力学的基本方程出发,假设材料参数沿板厚方向的梯度分布函数是任意的,基于状态空间法,获得了板在上下表面作用热/机荷载时的Peano-Baker级数解.通过数值算例,研究了级数解的收敛性以及不同的材料梯度分布对板位移、应力和温度场的影响.

    2012年02期 v.40 205-210页 [查看摘要][在线阅读][下载 300K]
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交通运输工程

  • 沥青路面沥青层剪应力变化简化模型研究

    许严;孙立军;

    根据层状弹性理论利用有限元软件ANSYS建立了计算多层沥青路面的有限元模型,并利用其计算多层沥青路面结构的沥青层剪应力沿深度方向的分布规律,通过计算大量结构分析总结出沥青层剪应力随着面层厚度、基层模量和基层厚度改变的变化规律;在这些规律的基础上通过修改伽马分布的密度函数的公式试算得出了沥青面层沿深度方向剪应力规律曲线的数学方程.结合此方程和本课题组研究的车辙预估方程编纂了计算剪应力分布和路面车辙预估的应用软件.

    2012年02期 v.40 211-216页 [查看摘要][在线阅读][下载 664K]
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  • 高模量沥青混凝土抗变形性能研究

    王刚;刘黎萍;孙立军;

    对高模量沥青混凝土及SBS改性沥青和70#普通沥青混凝土在15℃、20℃、40℃及60℃条件下进行单轴贯入和抗压回弹模量试验,结果表明高模量沥青混凝土在各温度下具有相对较高的抗剪强度和抗压回弹模量值,尤其在高温时优势明显.分别得到了以标准温度15℃及20℃抗压回弹模量为基准的回归方程,可以对各种混合料在不同温度下抗压回弹模量进行较高精度的推算,当对结果精度要求不高时也可以采用抗剪强度对抗压回弹模量进行换算.通过对路面结构永久变形的计算,验证了国外将高模量沥青混凝土用于路面结构中间层的正确性,同时也表明了采用抗剪强度及抗压回弹模量指标进行路面变形分析的合理性.

    2012年02期 v.40 217-222页 [查看摘要][在线阅读][下载 344K]
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  • 考虑飞机制动力的机场沥青道面力学响应分析

    游庆龙;凌建明;赵鸿铎;

    针对飞机在降落制动过程中所产生的制动力对道面结构产生显著影响,并借助ABAQUS三维有限元软件,建立了柔性道面结构和半刚性道面结构有限元模型,分析在常用的民用飞机和新一代大型飞机荷载作用下,考虑水平制动力作用时对道面结构产生的力学响应.同时分析了以B777-300ER、A380-800为代表的新一代大型飞机,在考虑不同的水平制动力、土基模量、面-基层接触状况条件下时对道面力学响应的影响.计算结果表明:考虑制动力后,面层最大拉应力出现在道面表面;水平制动力超过0.5倍单轮荷载后,使得面层内部的拉应力急剧增大;层间的不良接触对半刚性道面结构影响较大,当面-基层的接触系数大于0.5后,对面层内部的最大剪应力和面层底部的拉应力影响不显著.

    2012年02期 v.40 223-227页 [查看摘要][在线阅读][下载 538K]
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  • 通道行人超越行为研究

    吴娇蓉;冯建栋;陆苏刚;

    采用轨道车站双向通道监控视频数据进行分析,提出以步为基本单位确定统计间隔,按照超越者双脚重心投影位置确定行走轨迹的研究方法,根据超越者轨迹,提出超越的三个阶段划分方法和四个描述超越行为轨迹特征的空间指标.深入分析了超越行为三个阶段行人横向间距、累计横向侧移、超越者行走直线距离等的特征和规律,被超越者性别差异对各项空间指标的影响,提出判别超越结束阶段超越者行走状态的方法,分析了超越行为出现频率与人均空间的关系.

    2012年02期 v.40 228-234页 [查看摘要][在线阅读][下载 760K]
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  • 城市轨道交通节能线路仿真算法

    杨利军;胡用生;孙丽霞;

    建立了多质点牵引计算模型,开发了一套可用于不同线路条件的牵引仿真软件。通过最优控制极小值原理分析了节能运行模式,提出了采用三角函数设计节能线路纵断面的方法.在满足运营速度前提下,采用目标速度逼近算法求取撤除牵引力的时间,可最大限度降低能耗.利用该优化算法,对所设计的不同坡度、坡长节能线路进行了仿真分析,和实际线路运营能耗相比,节能效果明显.提出了通过节能坡设计和列车牵引动力配置相结合实现系统优化配置的建议.

    2012年02期 v.40 235-240页 [查看摘要][在线阅读][下载 466K]
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  • 基于风险分析的交通事件持续时间预测

    康国祥;方守恩;

    采用基于风险分析的参数估计方法,利用嘉兴市辖区高速公路上1 062个交通事件持续时间数据,建立交通事件持续时间的威布尔加速失效时间预测模型.并用265个交通事件数据对模型的预测精度进行检验.检验结果表明,交通事故持续时间预测误差小于30min的准确率为78%,而只考虑持续时间大于10min的抛锚事件时,其持续时间预测误差小于10min的准确率为70%.基于风险分析的方法比仅基于贝叶斯或仅基于决策树算法的预测精度更高,数据利用范围更大.

    2012年02期 v.40 241-245页 [查看摘要][在线阅读][下载 297K]
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  • 三峡库区库岸公路路基安全风险评价

    牛衍亮;黄如宝;周直;韩笑蕾;

    从风险分析角度,展开对三峡库区库岸公路路基安全风险的研究.构建了基于粗糙集理论的库岸公路路基安全风险单因素估计模型,通过该模型可以针对特定路段的具体情况得出适合于本路段的各风险因素权重;进而通过对库岸公路路基各安全风险因素的分析,构建了安全风险模糊综合评价模型.且以渝巴路云阳境内白水滩至南溪段库岸公路为背景,根据该段公路的实际工程情况,对库岸安全风险因素进行了分析研究,运用已建立的数学模型对渝巴公路白南段路基进行了安全风险评价.

    2012年02期 v.40 246-250页 [查看摘要][在线阅读][下载 268K]
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环境科学与工程

  • 饮用水中典型含氮消毒副产物卤乙腈的质量浓度分布

    高乃云;赵璐;楚文海;

    调查了采用预氯化消毒工艺的某自来水厂不同工艺单元出水(沉淀出水、过滤出水和出厂水)中3种典型含氮消毒副产物(N-DBPs)卤乙腈(HANs):二氯乙腈(DCAN)、溴氯乙腈(BCAN)、二溴乙腈(DBAN)的质量浓度随季节变化关系.研究发现,三种HANs的质量浓度水平在夏季和初秋时节最高,BCAN与DBAN的质量浓度还受到原水中Br-质量浓度的影响.沉淀和过滤出水中DCAN质量浓度与溶解性有机氮DON值存在明显的线性关系(沉淀水:R2=0.893;过滤水:R2=0.892),与DOC值之间的线性关系并不明显.BCAN、DBAN质量浓度与DON之间的线性关系较弱,与DOC之间未存在明显的线性关系.咸潮期HANs的溴分布系数相对较高,对咸潮期溴代N-DBPs的控制应引起重视.

    2012年02期 v.40 251-255页 [查看摘要][在线阅读][下载 415K]
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  • 鸟粪石-絮凝强化工艺处理鸡粪发酵废水

    张亚雷;杨鸿瑞;周雪飞;朱洪光;

    以鸡粪厌氧消化液为对象,研究鸟粪石法回收氮磷的工艺条件.结果表明,反应时间30 min,搅拌转速100r.min-1,加药前调节pH值至9.0,镁氮磷物质的量比1∶1∶0.8条件下,氨氮去除率为71%,总磷去除率为59%,化学需氧量(COD)去除率为32%.反应后的上清液pH值在6~7之间,适宜投加絮凝剂进一步絮凝强化沉淀.聚合氯化铝(PAC)投加量为150mg.L-1时,氨氮、总磷、COD的总去除率为74.6%、66.8%、68.9%.有效提高了废水的可生化性.

    2012年02期 v.40 256-261页 [查看摘要][在线阅读][下载 535K]
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  • 太仓市二氧化碳排放量估算及影响因素分析

    牛冬杰;李杨;高燕;朱志良;

    研究依据2006年IPCC国家温室气体清单指南中的方法对2003—2008年江苏太仓市一次能源消耗产生的CO2排放量进行了估算,并利用Kaya恒等式进行了分解分析,同时计算了2003—2008年当地的单位国内生产总值(GDP)CO2排放量(来自一次能源消耗);结果表明2003—2008年当地一次能源消耗产生的CO2排放总量呈上升趋势,而单位GDP CO2排放量呈现倒U型曲线;经济的发展和能源效率是影响排放量的主要因素,而发展清洁能源、改善能源结构则是未来当地降低由能源消耗产生的CO2排放量、实现低碳生态发展模式的重要战略选择.

    2012年02期 v.40 262-266+271页 [查看摘要][在线阅读][下载 375K]
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机械、车辆与能源工程

  • AMT离合器不分离换挡过程中发动机控制

    孔国玲;钟再敏;余卓平;陈雪平;

    进行了不分离换挡动力学分析,建立了换挡过程中的控制算法.提出了前馈、PID和Bang-Bang的发动机转速联合控制算法,通过实车上发动机转速控制试验,试验结果表明联合控制算法可以有效快速精确地控制发动机转速,满足不分离换挡的要求.

    2012年02期 v.40 267-271页 [查看摘要][在线阅读][下载 420K]
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  • 初始端面跳动对制动器热-机耦合特性的影响

    孟德建;张立军;余卓平;

    假设制动盘内、外盘面具有相同的2阶正弦函数特征的初始端面跳动,针对内外侧壁厚不等的通风盘式制动器,利用Msc-marc软件建立了瞬态热-机耦合动力学仿真模型.以制动盘盘面温度场、法向应力、翘曲及厚度变化的分布特性为评价指标,在紧急制动工况下,分析了初始端面跳动对制动器热-机耦合特性的影响.研究发现,初始端面跳动的方向和大小对制动器热-机耦合特性具有显著影响.

    2012年02期 v.40 272-280页 [查看摘要][在线阅读][下载 1191K]
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  • 汽车安全气囊展开过程的仿真算法

    吴光强;吴奕娴;

    对气袋织物的各向异性材料模型进行研究,将织物的拉伸和剪切仿真与试验结果对比,以验证材料模型的准确性.分别采用控制体积法(Control Volume,CV)与近年来新开发的粒子法(Corpuscular Method,CPM),对平铺与折叠气囊展开进行数值模拟,并对比气囊展开形态和压力结果对比.结果表明,CV方法只适用于IP(In-Position)乘员与气囊作用的仿真模拟,而CPM方法可模拟出气囊展开初期的高速气流运动,且计算效率较高,适用于OOP(Out-of-Position)乘员与气囊的相互作用仿真.

    2012年02期 v.40 281-285页 [查看摘要][在线阅读][下载 715K]
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  • 加氢站氢气事故后果量化评价

    李志勇;潘相敏;马建新;

    定量研究了加氢站内物理爆炸、闪火、射流火焰和气云爆炸四种典型氢气事故后果,考察储氢压力、泄漏孔径以及风速大小对事故后果的影响规律.研究结果表明:物理爆炸和气云爆炸的有害影响距离最大,可分别作为瞬时泄漏和连续泄漏的决定性后果;物理爆炸、闪火、气云爆炸和射流火焰的有害影响距离均随着储氢压力和泄漏孔径的增大而增大,但在各个方向上的增幅表现出不同的规律;在大风天气条件下,加氢站氢气泄漏事故可造成更为严重的危害.

    2012年02期 v.40 286-291页 [查看摘要][在线阅读][下载 597K]
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  • 太阳能-沼液余热式热泵高温厌氧发酵加温系统

    裴晓梅;石惠娴;朱洪光;龙惟定;

    针对地源热泵式沼气池加温系统需要打地埋井及铺设地埋管受地质水质局限等问题,系统构建了太阳能—沼液余热式热泵高温厌氧发酵加温系统.对系统发酵池热负荷、沼液余热回收率、中高温热泵机组、太阳能集热装置等关键参数进行了理论计算,得出系统能够保证发酵池温度50±2℃,沼液余热回收量可以达到系统总需要热量的70%.系统特点在于采用太阳能和沼液余热联合作为中高温热泵低位热源并确立其三种运行模式,包括太阳能直接加温模式,太阳能低位热源—热泵加热模式和太阳能—沼液余热回收联合式热泵加温模式.

    2012年02期 v.40 292-296页 [查看摘要][在线阅读][下载 241K]
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海洋与地球科学

  • 苏鲁造山带岩浆岩的锆石U-Pb定年及构造意义

    姜慧超;王绪诚;周祖翼;阙晓铭;

    锆石U-Pb定年和地球化学分析结果显示,苏鲁造山带南缘连云港锦屏山片麻状花岗岩形成于(806.0±14.0)Ma,海州群云台组变质火山岩形成于(800.8±7.8)Ma,张八岭隆起的张八岭群西冷组变质火山岩形成于(751.6±7.1)Ma和(767.0±15.0)Ma.这些岩浆岩总体上具有高钾钙碱性系列、右倾型REE(Rare Earth Elements)模式、Nb、Ta、Sr、P和Ti强烈亏损、中等负铕异常、重稀土弱到中等亏损、低Sr、高Yb等特点,与浙闽型岩浆岩反映的区域伸展环境和下地壳部分熔融是一致的.这次构造岩浆活动820~740Ma,是晋宁期主碰撞造山后Rodinia超大陆裂解和岩石圈减薄演化的记录.

    2012年02期 v.40 297-303页 [查看摘要][在线阅读][下载 649K]
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  • 可视化动态编辑在重力模拟退火反演中的应用

    陈华根;李嘉虓;许惠平;覃如府;

    以重力模拟退火反演为例对传统模式进行改造,引进可视化动态编辑技术,实现建模、参数设置和计算结果的"透明化",为在综合先验约束信息条件下进行精细反演,监测反演状态,适当干预反演,提高反演合理性提供了一种方法.

    2012年02期 v.40 304-309页 [查看摘要][在线阅读][下载 628K]
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经济与管理科学

  • 有偿债基金机制的公司债定价模型

    任学敏;光华;

    有偿债基金的公司债是发行公司专门提取偿债基金以保证本息偿还的公司债券,它具有提前偿还的性质.由于计提偿债基金会引起公司资产的跳跃,给出了公司在计提偿债基金前没有违约的概率以及在此条件下公司资产的条件分布,并利用首次通过模型得到债券定价公式,通过数值计算作图分析了债券价格随参数变化的金融意义.

    2012年02期 v.40 310-314页 [查看摘要][在线阅读][下载 309K]
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  • 生产商-销售商联合生产库存问题的一般数学模型

    熊浩;孙有望;

    对于生产商-销售商联合生产库存系统,目前已有文献所给出的策略具有明显的局限性.为了使生产商-销售商联合生产库存问题更具一般性,本文进一步放宽了该问题的假设条件.然后,根据生产商和销售商的库存-时间图推导出系统整体的库存-时间图.利用该图对销售商的订货策略与生产商生产量和库存量之间的关系进行分析,从而推导出最优订货策略的一般数学模型.最后,通过实例验证了该数学模型得出的策略确实优于已有文献给出的策略.

    2012年02期 v.40 315-319页 [查看摘要][在线阅读][下载 224K]
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  • 城市信息化战略与城市发展战略匹配性研究

    陈志成;白庆华;

    借鉴系统科学、熵理论,提出了城市发展战略与城市信息化战略系统序参量分量有序度、序参量质量、子系统有序度和战略匹配度等概念,建立了战略匹配度相关计量模型.并以上海为例,设计了相关序参量指标,运用2005—2009年的数据进行了实证分析,研究发现城市发展战略子系统相对有序,而城市信息化战略子系统演化波动较大,城市信息化战略与城市发展战略系统匹配度不高,处于无序状态.

    2012年02期 v.40 320-324页 [查看摘要][在线阅读][下载 147K]
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  • 《同济大学学报(自然科学版)》2011年工作报告

    <正>2011年,本刊工作人员认真学习党中央十七届六中全会关于文化体制改革、推动社会主义文化大发展的精神,严格贯彻国家相关法律、法规以及各项方针政策,保质保量地完成了全年12期编辑出版任务。本刊继2010年入选"中国百种杰出学术期刊"和"第三届中国高校精品科技期刊"后,2011年再次入选"百种中国杰出学术期刊"和"中国精品科技期刊",编辑部荣获"中国高校科技期刊优秀团队"称号。

    2012年02期 v.40 156+325页 [查看摘要][在线阅读][下载 812K]
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