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

  • 大跨度CFRP缆索悬索桥的抗风稳定性能

    李扬;肖汝诚;

    以主跨为2 000~5 000m的悬索桥为研究对象,利用悬索桥静风稳定和颤振稳定的非线性有限元计算方法,分析了CFRP(碳纤维增强塑脂)缆索悬索桥的抗风性能.对比研究指出,采用了CFRP缆索后,静风失稳风速将降低,而颤振失稳风速则略微提高,这是由缆索质量降低和扭转基频提高的综合作用引起的.为了进一步提高CFRP缆索悬索桥的抗风性能,讨论了一系列相应的改善措施,并对其有效性进行了验证.结果表明:增大矢跨比对提高抗风性能有一定的作用;当主跨为3 000m级或以下时,可以采用辅助拉索;当主跨达到4 000m级时,可以采用带有稳定板的中央开槽箱梁;当主跨超过5 000m时,则应采用分离式中央窄断面或宽开槽断面.

    2012年04期 v.40 499-507页 [查看摘要][在线阅读][下载 739K]
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  • 火灾后混凝土连续构件的损伤与加固试验研究

    余江滔;刘媛;陆洲导;项凯;

    为了研究受火后混凝土连续受弯构件的力学性能,进行了5个混凝土两跨连续板和7个两跨连续梁的系列试验.试验内容包括依据ISO 834标准升温曲线进行的混凝土连续构件受火试验,以及高温后受损构件和修复加固构件的静载试验.试验结果表明,高温对混凝土连续受弯构件的力学性能有明显的影响;随着受火程度的加重,混凝土构件力学性能呈下降趋势.分析试验结果可知,初始刚度降幅最为明显,正常使用承载力的降幅大于极限承载力的降幅;连续板试件的损伤大于连续梁试件.通过置换受损混凝土并采用碳纤维布加固受火后连续构件可使其承载力恢复到甚至超过受火前的状态,加固后初始刚度的提高并不明显.

    2012年04期 v.40 508-514页 [查看摘要][在线阅读][下载 738K]
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  • 平面K型圆管节点新的承载力计算公式

    童乐为;孙建东;陈以一;

    建立了平面K型节点非线性有限元分析模型,综合考虑两支管搭接顺序和内隐蔽部分焊缝是否焊接等影响因素,并得到了试验验证,适应性良好.应用该模型,对4类圆管K型节点型式进行了分析计算,通过多元非线性回归,导出K型节点极限承载力新的计算公式,进而提出承载力设计值建议公式.采用国际管节点数据库中试验数据,与现有国内外规范公式进行比较评价,证明该公式有较高的精度和广泛的适用性,能综合反映影响承载力的诸多因素,公式可同时计算间隙型和搭接K型节点,可计算两腹杆具有不同几何参数以及弦杆有轴力作用的K型节点承载力等特点.

    2012年04期 v.40 515-521页 [查看摘要][在线阅读][下载 511K]
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  • 木质组合梁抗弯性能试验研究

    熊海贝;康加华;吕西林;

    通过12根矩形截面梁、24根T型组合梁和6根工字型组合梁,共计42根木质梁试件的2点加载受弯试验,研究了木基结构板—矩形截面木搁栅组合梁的抗弯性能.结果表明,木质梁试件破坏前能产生较大的变形,最终破坏主要有4种模式:纯弯段腹板弯曲破坏、沿腹板顺纹方向劈裂破坏、弯剪区沿腹板截面高度剪切破坏和梁端部局部扭转.木质组合梁中连接翼缘与腹板的钉连接节点在梁受弯时滑移变形较小,因此其能有效地传递翼缘与腹板之间的组合作用.T型组合梁与矩形截面梁相比,刚度和承载力有明显增加,工字型组合梁与T型组合梁相比,受弯性能进一步提高.因此可按组合梁理论进行更加合理的木楼盖相关设计.

    2012年04期 v.40 522-528页 [查看摘要][在线阅读][下载 1220K]
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  • 深厚覆盖层中竖井井壁负摩阻力分析

    徐伟;陈希;申青峰;

    结合某深厚覆盖层土层超深竖井工程,利用有限元分析软件,对竖井井壁在含水层疏水沉降作用下的负摩阻力进行模拟研究.通过研究得出了以下结论:底部含水层疏水沉降引起的竖井井壁负摩阻力沿整个井土接触面分布,并呈现出"两头小,中间大"的分布规律;负摩阻力峰值一般不在含水层内产生,而是在竖直方向上离疏水面最近的土层内产生;负摩阻力值的大小受降水深度的影响要比受水平距离的影响大;负摩阻力的大小随着降水时间的增加而增加.

    2012年04期 v.40 529-534页 [查看摘要][在线阅读][下载 660K]
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  • 上海地区基坑底部粉质黏土回弹变形参数分析

    楼晓明;李德宁;杨敏;

    根据压缩试验的回弹—再压缩曲线,得到了根据回弹指数及孔隙比计算回弹模量的理论公式.通过对大量上海地区相关土层勘察资料的统计分析,得到了上海地区⑤层、⑥层、⑧层粉质黏土回弹指数、压缩指数与塑性指数和比贯入阻力之间的线性关系.由于塑性指数和比贯入阻力不受取样扰动影响,可利用这些统计公式估算回弹指数,并结合上述理论公式进一步求得回弹模量.经多个实例验证,此方法精度可满足工程实践需要,且方便可行.研究结果可用于缺少回弹变形试验参数工程的回弹变形量验算.

    2012年04期 v.40 535-540页 [查看摘要][在线阅读][下载 482K]
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  • 考虑非Darcy渗流和自重应力的一维固结分析

    纠永志;刘忠玉;乐金朝;孙丽云;

    基于饱和黏土中渗流的非Darcy特性和变形的非线性,考虑土体埋深和自重应力的影响,修正了Terzaghi 1维固结方程.为简化计算,建立了以有效应力为求解对象的非线性控制方程,并采用有限差分法建立隐式差分格式对方程进行求解.探讨了综合考虑土体渗流非Darcy特性、埋深、自重应力和变形非线性时的固结特性.计算结果表明:考虑土体自重应力时的孔压消散速率和地基沉降速率都要大于不考虑土体自重时的情况;综合考虑土体自重、非Darcy渗流特性和变形非线性的孔压消散速率和地基沉降速率都可能出现前期快于Terzaghi固结理论解而后期相反的情况.

    2012年04期 v.40 541-548页 [查看摘要][在线阅读][下载 842K]
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  • 实验室用小型单桥静力触探探头的标定

    陈建峰;柳军修;马君;

    为了测试实验室模型试验土的力学性质,制作了小型化单桥静力触探探头,对其进行了量测系统的标定试验,比贯入阻力与土的不排水抗剪强度统计关系研究,并与生产用静力触探测试结果和现有经验公式作了对比分析.试验和研究结果表明:本静力触探探头量测系统标定曲线呈线性,其灵敏度为262×10-12 Pa-1;本静力触探与生产用静力触探测得的比贯入阻力接近,且前者的灵敏度高于后者;得出的饱和重塑黏性土比贯入阻力与不排水抗剪强度统计关系公式与交通部一航局的经验公式很接近.本静力触探探头可用于实验室饱和重塑软黏性土力学性质的比较及不排水抗剪强度值的测试.

    2012年04期 v.40 549-552+588页 [查看摘要][在线阅读][下载 415K]
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交通运输工程

  • 隧道出入口平面线形一致性

    杨轸;唐莹;唐磊;

    针对现行公路隧道设计规范对隧道进出口处平面线形一致性缺乏明确判别标准,提出了方向盘冻结3s导致的行车轨迹同原有路线的偏移值作为线形一致性的控制性指标,控制阈值取0.2m.对3种不同设计条件下的隧道线形一致性进行分析,发现缓和曲线参数是影响平面线形一致性的重要指标.通过理论推导给出不同设计条件下隧道进出口平面线形一致性的判别标准,使设计者能在保证线形安全的前提下对隧道进出口平面线形进行灵活设计和评价.应用该研究成果对龙庆高速公路某隧道洞口的线形一致性进行了分析,提出了相应的改进建议.

    2012年04期 v.40 553-558页 [查看摘要][在线阅读][下载 352K]
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  • 信号交叉口控制延误算法的适应性研究

    沈旅欧;刘好德;

    针对美国HCM 2000基于车道组计算信号交叉口控制延误方法中对同一车道组内各车道使用不均衡情况的处理方式与实际情况不符合的问题,依托交叉路口实例分析了基于车道组和基于车道两种控制延误计算方法的差异,且对Webster延误计算公式以及排队论模型进行了探讨,分析了造成此差异的原因,得出了基于车道组和基于车道的两种控制延误计算方法的适用条件,并对普遍采用的控制延误计算方法及计算工具的开发提出了改进建议.研究成果对于准确计算信号交叉口控制延误、指导相应的辅助计算工具开发具有参考价值.

    2012年04期 v.40 559-563页 [查看摘要][在线阅读][下载 167K]
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  • 混凝土路面接缝填缝料振动特性分析

    周玉民;谈至明;李立寒;

    采用1/4车-地基梁耦合动力学模型,分析了车辆速度和悬挂系上部质量、路面板厚度、接缝宽度、接缝剪切刚度、地基模量、地基阻尼系数和地基弱化指数等因素对接缝填缝料剪切应变、剪切应变率和其基频的影响规律.研究发现,以上各因素变化时,若地基阻尼系数较小,接缝填缝料剪切应变、剪切应变率随车辆位置变化呈现出波动衰减;若地基阻尼系数较大,则波动性消失.通常,剪切应变幅值在0.003~0.050之间变化,剪切应变率幅值在5~25s-1范围内,而其基频在5~100Hz之间.合理增加接缝宽度、提高接缝剪切刚度以及地基阻尼可有效降低填缝料剪切应变(率)幅值,从而减少接缝填缝料的失黏脱落破坏.研究结果可用于混凝土路面接缝填缝料力学性能评价和选材.

    2012年04期 v.40 564-568页 [查看摘要][在线阅读][下载 298K]
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  • 沥青路面轮迹横向分布系数的实测与分析

    赵延庆;王国忠;王志超;

    利用现场交通摄像的方法,在我国不同省份的多条沥青路面上实测了轮迹横向分布系数,并对其影响因素进行了分析.结果表明,随着车辙的增加,轮迹横向分布更为集中.由于交通行驶方式的不同,高速公路和其他道路的轮迹横向分布特性有明显区别.高速公路的轮迹横向分布比其他道路更为集中,而其他道路的轮迹横向分布整体偏向内侧.分别为高速公路和其他道路提出了轮迹横向分布系数的典型值,可供路面结构分析和设计使用.

    2012年04期 v.40 569-572页 [查看摘要][在线阅读][下载 530K]
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材料科学与工程

  • 脱硫石膏粉煤灰地聚合物抗压强度和反应机理

    郭晓潞;施惠生;

    经钠水玻璃激发固体废弃物脱硫石膏和粉煤灰,成功研制了脱硫石膏-粉煤灰地聚合物,研究了该地聚合物的抗压强度,并采用X射线衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)等测试方法研究了其反应机理.研究表明:经800℃焙烧1h后的脱硫石膏结构松弛、缺陷多、活性大,以10%掺量取代粉煤灰,经钠水玻璃激发形成的地聚合物,在75℃养护8h或在23℃养护至28d,抗压强度均可达37.0 MPa.此反应体系中,碱激发与硫酸盐激发作用共存,地聚合反应与水化反应同时进行,生成了地聚合物凝胶、类沸石以及钙矾石等反应产物.脱硫石膏-粉煤灰地聚合物的成功研制,为实现多种工业废弃物的共处置利用,尤其是含硅铝相的工业废弃物和含硫酸钙的工业废弃物的共处置打下了理论基础.

    2012年04期 v.40 573-577页 [查看摘要][在线阅读][下载 691K]
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  • 静电自组装制备坡缕石负载纳米TiO_2光催化材料

    王程;施惠生;郭晓潞;李艳;

    为了实现纳米TiO2的固定化负载,提高材料的光催化性能,选用1维孔结构的坡缕石矿物为载体,以TiCl4为钛源,采用静电自组装方法制备了坡缕石负载纳米TiO2光催化材料.采用XRD(X射线衍射分析)、FT-IR(傅立叶变换红外谱仪)和SEM(扫描电镜)对材料进行分析和表征,采用甲基橙染料评价材料的光催化性能.重点考察了焙烧温度和硅烷偶联剂用量等对材料结构和性能的影响.研究表明:坡缕石负载纳米TiO2复合材料对甲基橙染料具有吸附与光催化的协同作用,采用静电自组装方法可有效提高材料的光催化性能和循环利用性能.

    2012年04期 v.40 578-582页 [查看摘要][在线阅读][下载 527K]
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机械、车辆与能源工程

  • 电动汽车制动能量回收最大化影响因素分析

    王猛;孙泽昌;卓桂荣;程鹏;

    对再生制动的原理和能量流动进行了分析,并讲述了制动功率、再生制动功率、制动能量回收效率等之间的关系和计算方法.从分析中得出电机、蓄电池、液压制动系统是影响制动能量回收的主要因素,并重点分析了制动管路布置型式对制动能量回收的影响.针对典型的理想制动工况,计算出前轴电驱动汽车在制动能量回收方面的潜力和制动能量回收效率,但结果并不理想.通过对比发现,双轴电驱动汽车无论是在制动能量回收潜力还是在制动能量回收效率以及制动效能方面都有能力达到最优.

    2012年04期 v.40 583-588页 [查看摘要][在线阅读][下载 497K]
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  • 插电式燃料电池车锂电池热管理系统设计

    戴海峰;党丰玲;朱维;魏学哲;

    采用强制风冷的方案,对世博燃料电池插电式混合动力微型车40A.h磷酸铁锂动力电池系统进行了热管理的结构设计和性能研究.详细分析了动力蓄电池的散热需求,在此基础上,结合整车布置,完成了热管理系统的结构设计,并对设计结果进行了数值模拟.将设计方案制作成实体样品,分别在不同的环境温度下,以一定的电流工况对电池加载,测试电池系统的温升情况.最后,对世博运营过程中具有代表性的两日测试数据进行了分析.仿真计算结果、测试试验结果以及实车数据分析结果均表明,设计方案在电池系统温升控制和电池单体温度一致性控制方面都达到了预期的需求.

    2012年04期 v.40 589-595+609页 [查看摘要][在线阅读][下载 1300K]
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  • 柴油出租车燃用不同替代燃料的试验研究

    胡志远;岳晗;谭丕强;楼狄明;

    对柴油出租车燃用柴油(BD0),柴油—废弃油脂制生物柴油混合燃料(BD10)和天然气制合成油(G100)的经济性、排放性及可靠性能进行了试验研究.结果表明:与燃用BD0比较,柴油出租车燃用BD10和G100的百公里油耗略高;燃用BD10的CO和颗粒物(PM)排放分别降低17%和9%,NOx和HC+NOx排放分别升高12%及8%;燃用G100的CO,NOx,HC+NOx,PM排放分别降低75%,9%,10%和51%;柴油出租车燃用BD10,G100后,其喷油器头部积炭略有增加,但不影响柴油出租车的正常使用.

    2012年04期 v.40 596-600页 [查看摘要][在线阅读][下载 518K]
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  • 房间内强自然对流的两方程模型模拟研究

    高乃平;董昆;朱彤;向阳;

    强自然对流是火灾时的主要流态之一,利用标准火灾房间内的基准实验数据,比较了工程上常用的3种两方程k-ε模型在预测大功率热源引起的强自然对流时的效果,即Standard(标准)k-ε模型,RNG(重整化)k-ε模型和Realizable(可实现)k-ε模型.研究发现火灾房间内存在垂直方向的下低上高的温度分层,且加热量越大,垂直温度分层的梯度也越大.Standard k-ε模型计算得到的热源附件的湍流动能最大,湍流黏性也最大.总体而言,Realizable k-ε模型的模拟效果稍好于Standard k-ε和RNGk-ε模型.3种k-ε模型预测的温度场准确度比自然对流速度场要高.在房间的中央位置,水平方向的室外流入气流与浮升力气流相互作用导致流态复杂,两方程模型在模拟这一现象时效果不佳.

    2012年04期 v.40 601-609页 [查看摘要][在线阅读][下载 1847K]
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  • 寒区隧道地源热泵供热系统及优化分析

    张国柱;夏才初;孙猛;邹一川;

    为解决寒区隧道冻害问题,将地源热泵型供热系统应用于内蒙古博牙高速林场隧道中.系统由取热段、加热段、热泵和分、集水管路组成,可用于隧道洞口段衬砌和排水系统加热.在分析研究该系统传热机理的基础上,建立考虑热阻和热源的隧道取热段传热模型,利用叠加原理、格林函数法和拉普拉斯变换法相结合的方法获得其解析解.热交换管间距对热交换管换热量有显著影响,随着管间距的增加,换热量呈线性增加.热交换管换热量随隧道埋深的增加而呈线性增加,热交换管应布置在埋深深的部位.与热泵持续运行相比,间歇运行有利于土壤温度场的恢复,有助于提高热泵运行效率.

    2012年04期 v.40 610-615页 [查看摘要][在线阅读][下载 449K]
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  • 空气过滤器性能试验台喷嘴流量测量误差分析

    林忠平;雷亚平;

    根据误差分析理论对空气过滤器性能试验装置的喷嘴流量测量进行了系统误差分析计算.分析结果表明:喷嘴直径加工精度对整个喷嘴流量测量装置的误差影响较大,在相同风量下喷嘴的开启组合方式对应产生的测量误差也不尽相同,应适当选用较小直径的喷嘴进行测量以减小误差,同时需要对喷嘴的加工精度进行验证;压力差仪器精度对喷嘴测量误差影响最大,因此应尽可能选用高精度的压力差计;相对而言,干球温度计与大气压力计的精度对喷嘴流量测量误差较小,宜选用稍高精度等级的干球温度计与大气压力计;静压力计与相对湿度的测量仪器的精度则要求不高.

    2012年04期 v.40 616-621页 [查看摘要][在线阅读][下载 584K]
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电子、计算机、控制与系统

  • 空间三关节机器人自适应双模糊滑模控制

    胡盛斌;陆敏恂;

    为了提高空间三关节机器人轨迹跟踪控制性能,提出了一种带双模糊自适应控制的滑模控制新方法.该方法将滑模控制器分为等效控制和切换控制两部分.采用一个模糊自适应控制器,根据滑模到达条件对切换增益进行有效估计.采用另一个模糊自适应控制器,根据滑模面来调整切换控制项.这些控制器结合起来消除了抖振,提高了控制性能.系统的稳定性通过李亚普诺夫定理证明.最后进行了仿真实验,并与其他方法进行了对比分析.结果表明所提方法是有效的.

    2012年04期 v.40 622-628页 [查看摘要][在线阅读][下载 938K]
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  • 基于Contourlet域隐马尔可夫树模型的SAR图像滤波方法

    邓磊;李家存;朱佳文;孙萍;

    为了获得更好的合成孔径雷达(SAR)图像滤波效果,提出一种基于Contourlet域隐马尔可夫树(CHMT)模型的SAR图像滤波算法.提出基于粗分类的系数绑定方法,提高了CHMT模型参数的解算速度;综合应用对数变换、循环平移和均值校正等方法,建立了针对SAR图像乘性斑点噪声模型的统一滤波处理框架,并将基于CHMT模型的滤波算法融入该框架之中;通过对SAR影像进行滤波实验,并将该滤波算法与Lee滤波、小波软阈值滤波等方法进行了比较.可视效果和统计指标显示:基于粗分类的系数绑定方法在改善滤波效果的同时,对CHMT模型解算的速度有很大的提高;在统一滤波框架下,基于CHMT方法的滤波效果优于其他的几种滤波方法.

    2012年04期 v.40 629-634页 [查看摘要][在线阅读][下载 733K]
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数理科学与化学

  • 无界域上一类半线性波动方程的全离散谱格式

    黄瑜;徐承龙;

    考察一类带有强阻尼项的半线性波动方程在无界区域上的数值解问题.建立了全离散的谱格式,空间方向上采用Hermite谱方法,时间方向采用二阶差分格式,给出了格式的收敛性和稳定性分析.通过数值算例验证了方法的高精度性和有效性.

    2012年04期 v.40 635-639+644页 [查看摘要][在线阅读][下载 285K]
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  • 复杂结构声与振动主要能量传递路线识别

    王毅刚;杨志刚;

    从统计能量分析方法(SEA)中的功率流出发,提出了从源子系统到目标子系统各能量传递路线上子系统间功率流的平均方法来初步识别复杂系统的主要能量传递路线,并进一步提出将该方法和"功率流倒推法"相结合,即功率流综合方法,对多条主要能量传递路线进行准确的主次排序.为了说明和验证提出方法的合理性,利用AutoSEA软件对一复杂结构内部声压级及子系统间功率流进行计算,试验验证了计算结果的正确性,同时,按照所提出的功率流综合方法,对该结构的主要能量传递路线进行识别,说明了功率流综合方法是一种方便、快捷、能够准确识别复杂结构中主要能量传递路线的有效方法.

    2012年04期 v.40 640-644页 [查看摘要][在线阅读][下载 433K]
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经济与管理科学

  • 系统动力学在战略风险评价及控制中的适用性

    唐伟;雷星晖;李玲玲;

    现有的战略风险评价方法有着不同程度的局限性.随着系统动力学(system dynamics,SD)在管理领域应用的逐步扩展,将其用于管理控制的研究也开始出现.通过研究系统动力学方法在战略风险评价和控制中的适用性,依据战略风险的特点建立系统基模,并进行系统仿真,以证明系统动力学方法在战略风险的评价与控制中的有效性及优势.

    2012年04期 v.40 645-649页 [查看摘要][在线阅读][下载 308K]
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  • 基于行业内部的企业社会责任评价指标体系构建

    赵红;孙键;胡锋;赵宇彤;

    在我国,企业社会责任(CSR)理念的发展刚刚起步,促进CSR理念发展的重要因素之一是CSR评价.目前存在的CSR评价方法过于理性,这些理性的评价方法和模型没有充分考虑到行业的特性和行业内部人员对CSR的评价,而且可操作性、可比性不强.为此,从行业内部评价的视角出发,选取煤炭行业作为研究对象,构建了一套CSR指标体系,这套评价指标体系能够反映出煤炭行业对承担企业社会责任的态度并且具有实际可操作性和可比性.研究结果显示,该评价体系包含经济、员工、社区、法律、环境、客户责任和责任管理等7个部分.此外,还对这7个指标的关系进行了探索性研究.

    2012年04期 v.40 650-656页 [查看摘要][在线阅读][下载 429K]
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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

    2012年04期 v.40 657页 [查看摘要][在线阅读][下载 558K]
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