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当期目录

    2016年, 第50卷, 第03期 刊出日期:2016-03-28 上一期    下一期
    建筑科学
    大跨拱形结构等效静力风荷载
    马宁, 汪汛, 洪荣华, 周岱, 李芳菲, 马晋
    2016,50 (03):  317-323. 
    摘要 ( 874 )  
    摘要: 基于计算流体动力学(CFD)方法和有限元动力时程分析法,数值模拟脉动风特性,获取脉动风速时程,以此作为数值风洞模拟的入口边界条件.运用FLUENT软件对大跨拱形结构进行脉动风作用下结构的非稳态分析,得到作用于结构的时程风压荷载;运用ANSYS分析软件进行结构的风振响应计算,分析获得了基于结构风振响应时程的等效静力风荷载.提出多目标等效静力风荷载加权组合系数的定义,计算获得了大跨拱形结构的多目标等效静力风荷载,并验证了其计算精度.研究结果表明,在基于该方法所得等效静力风荷载作用下,结构静力响应计算结果与风振动力时程响应极值吻合.
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    深层地下水回灌对高架桩基长期沉降的影响
    黄亦章, 史玉金, 陈锦剑, 王建华
    2016,50 (03):  324-330.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.03.002
    摘要 ( 210 )   HTML ( 619 )   PDF(922KB) ( 179 )  

    以上海地区高架道路桩基础为例,采用控制地下水流量的流-固耦合方法分析了季节性变化的地下水开采及回灌作用下的桩基长期沉降特征.数值分析表明,地下水的季节性抽灌使得高架及大地变形发生波动性变化,区域地面沉降略小于高架沉降,但变形趋势一致.采用流-固耦合方法对上海地区典型高架桩基实例进行数值模拟,所得分析结果与实测结果基本吻合,高架桩基在上部荷载和深层回灌耦合作用下出现隆沉变化,其长期沉降受深部土层隆沉位移的影响更大.通过分析回灌参数,得到深层回灌荷载影响高架桩基变形的基本规律,为高架桩基长期沉降的预测分析提供了参考.

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    上海莲花路浅部土层超固结特性试验研究
    武朝军, 叶冠林, 王建华
    2016,50 (03):  331-335.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.03.003
    摘要 ( 154 )   HTML ( 186 )   PDF(754KB) ( 92 )  

    对上海②~⑥层原状土样进行了一系列室内试验,得到了整个浅层土基本物理参数,并由标准固结和三轴试验综合分析了上海浅部土层超固结度(OCR)的分布规律.研究认为上海浅层黏土天然含水率、初始孔隙比、液塑限、液性指数与塑性指数沿深度具有与OCR相反的变化规律.上海浅部土层的弱结构性导致一维压缩曲线无明显拐点,引用Becker能量法得到:②层土的OCR最大,达到8.0左右,之后急剧减小;③、④和⑤层土的OCR=1.15~1.40;⑥层土的OCR>2.0.三轴排水试验结果体现了浅部各土层超固结性的差异,与标准固结试验的结果基本一致.这种固结试验与三轴试验相结合的研究方法为进一步准确得到原位土体尤其是弱结构性土的应力历史提供了新的途径.

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    建筑科学
    初始纵向、横向荷载效应对薄板静力性能影响分析
    刘德贵, 周世军, 王宁, 姚勇
    2016,50 (03):  336-344. 
    摘要 ( 688 )  
    摘要: 运用能量变分原理,给出了同时考虑初始纵、横向荷载效应情况下板的应变能表达和静力平衡微分方程;推导了同时考虑初始纵、横向荷载效应的板单元刚度矩阵.运用Galerkin法求解了同时考虑初始纵、横向荷载效应情况下3种典型板(固支矩形板、固支和简支圆形板)的后期横向荷载位移近似解.验证了考虑初始纵、横向荷载效应的板单元刚度矩阵和3种典型板的后期荷载位移近似解的正确性,并分析了初始纵、横向荷载效应对板的后期横向荷载位移的影响.结果表明:初始纵、横向荷载效应改变了板的弯曲刚度,将影响板承受后期横向荷载的静力性能;同时考虑初始纵、横向荷载效应情况下,板的静力性能主要受初始纵向和横向荷载、板的厚度及边界条件等因素的影响.
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    预张力索杆体系分布式静不定与动不定分析
    周锦瑜, 陈务军, 杜斌, 高成军
    2016,50 (03):  345-350. 
    摘要 ( 663 )  
    摘要: 针对预张力索杆体系,将构件刚度与体系判定相结合,提出了分布式静不定和分布式动不定的计算方法,使体系分析从系统层面向构件层面延伸.该方法在平衡矩阵理论基础上,采用奇异值分解法分别求解相互正交的两类单元变形量和两类节点外荷载模态;在排除整体刚体位移模态后,利用该正交性,求解分布式静不定和动不定.所提出的方法克服了已有方法中的奇异性问题,具有普适性,能广泛地适用于动定及动不定结构;揭示了分布式静不定与结构重要性及结构敏感性间的关系,以及分布式动不定与节点可动性间的关系.通过2组算例,说明了该方法在预张力索杆体系中的应用,并证明了其有效性和正确性.
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    复杂多连体大跨度结构的风压与等效静风荷载模拟和分析
    马宁, 汪汛, 周岱, 朱飞, 王子通, 洪荣华
    2016,50 (03):  351-356. 
    摘要 ( 775 )  
    摘要: 以上海世博会后的世博博物馆“欢庆之云”复杂形体大跨度新建工程为背景对象,运用数值模拟方法,研究在不同风向角来风且存在周边建筑风场干扰的情形下,表面曲率多变的多连体大跨空间建筑结构的表面风压、阵风系数和等效静风荷载.对风压云图和分区域风压系数进行了分析,并基于峰值因子法求解阵风系数,进而提出了考虑最不利风向角的等效静风荷载.
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    开圆孔波纹腹板钢梁弹性抗剪屈曲
    邱介尧a, 李国强a, b
    2016,50 (03):  357-363. 
    摘要 ( 589 )  
    摘要: 进行了开有圆孔的波纹腹板钢梁腹板的弹性抗剪屈曲研究.建立了有限元模型,通过特征值屈曲分析得到弹性屈曲荷载.探讨了开孔腹板弹性屈曲应力与孔径大小、腹板高度、腹板厚度、开孔的横向偏心以及纵向偏心的关系.在已有的未开孔波纹腹板受剪屈曲承载力计算公式的基础上,通过大量的有限元数值计算,分析了各参数的影响,以折减系数的形式得到开孔后的弹性抗剪屈曲承载力计算公式.
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    钢纤维混凝土桩承载特性模型试验
    欧阳芳, 张建经, 邓小宁, 韩建伟, 毕俊伟, 杜林
    2016,50 (03):  364-369. 
    摘要 ( 615 )  
    摘要: 为研究钢纤维混凝土桩在竖向荷载作用下的承载力、桩身应变特点以及桩体的破坏现象,就不同直径的钢纤维混凝土桩和素混凝土桩进行了静载试验.沿桩体纵向布置应变片,监测其应变.试验完成后,开挖出桩体,对比分析钢纤维混凝土桩和素混凝土桩的破坏特点.结果表明:掺入钢纤维能有效增大桩体抵抗压缩变形的能力;钢纤维混凝土桩桩径由4.5 cm增至7.0 cm时,桩体抵抗压缩变形的能力增大,单桩极限承载力增大,但当桩径由7.0 cm增至8.0 cm时,桩体的压缩变形和极限承载力变化较小;2种桩体发生破坏时均为桩体两端出现裂缝甚至破损,钢纤维有效地提高了素混凝土桩的抗裂性能.根据试验结果,给出了设计钢纤维混凝土桩的几点建议.
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    海工环境下预应力高强混凝土管桩使用寿命计算
    岳著文, 李镜培, 李林, 邵伟
    2016,50 (03):  370-376. 
    摘要 ( 798 )  
    摘要: 针对海工环境中的预应力高强度混凝土(PHC)管桩,考虑离心分层,将其使用寿命分为诱导期和发展期.对诱导期氯离子输运进行计算,采用差分法对Fick第二定律进行解答,求解诱导期寿命,而发展期寿命采用弹性力学理论求解.计算表明,诱导期和发展期寿命与保护层厚度分别呈线性和指数变化关系,砂浆层厚度增大时,发展期寿命急剧减小,内部封闭可增大PHC管桩使用寿命3~4倍.通过对PHC管桩180 d氯盐侵蚀实验,验证了诱导期计算理论的准确性.
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    基于平面裁切的三角形乙烯-四氟乙烯气枕成形试验及数值模拟
    赵兵, 陈务军, 胡建辉, 邱振宇, 宋浩, 蔡晶
    2016,50 (03):  377-383. 
    摘要 ( 628 )  
    摘要: 基于平面裁切的设计方法,制作了边长为2.5 m的正三角形乙烯四氟乙烯(ETFE)气枕模型,结合自动压力控制、三维摄影测量、激光测量等技术对ETFE气枕进行充气成形试验和测量分析. ETFE气枕经历了0~2 kPa的充气加压,压力为2 kPa、时间为24 h的黏弹性徐变,放气至0 kPa、时间为24 h的徐变恢复等一体化流程. 得到了各状态下的气枕内压值、上膜面整体形态和下膜面矢高值,并基于膜面形态计算出应力分布.通过与充气加压过程的几何非线性有限元分析结果进行比较分析,揭示了ETFE薄膜经历弹性变形、黏弹性徐变、徐变恢复等过程时的深刻力学性能与行为. 试验结果验证了基于平面裁切的成形设计方法的可行性,对ETFE气枕结构的推广和应用具有较高价值.
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    平屋顶水平封闭方腔空气层厚度数值分析
    何方祥, 詹树林, 赖俊英
    2016,50 (03):  384-388. 
    摘要 ( 701 )  
    摘要: 为分析平屋顶水平封闭方腔作为保温系统时其内部空气层的相对最佳厚度,通过建立二维数值模型,选择“Presto!”压力插值格式及SIMPLE(SemiImplicit Method for PressureLinked Equations)解耦算法,计算了在不同边界温差和边界材料导热系数下平屋顶水平封闭方腔内辐射传热量和对流换热量及其随空气层厚度的变化.在一定条件下,通过对计算结果进行回归分析,得到平屋顶水平封闭方腔在不同温差和不同边界材料导热系数下的相对最佳空气层厚度值.
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    交通运输
    大型集装箱船拖曳水池敞开式风场中风阻试验与数值计算
    罗少泽a, b, c, 马宁a, b, c, 平川嘉昭, 顾解忡a, b, c
    2016,50 (03):  389-394. 
    摘要 ( 795 )  
    摘要: 就拖曳水池开展了风场研究,对敞开式风场风阻试验进行了可行性验证.在此基础上,对一缩尺比为1.0∶87.5的3 100箱集装箱船模进行了风阻测试与集装箱布置优化分析,结合一系列布置方案试验结果以及计算流体力学CFD数值模拟计算,讨论了集装箱布置对船舶风阻的影响.结果表明:敞开式风场中风阻试验是一种简单有效的新式测量方法;试验结果与CFD及ITTC推荐公式进行了交叉验证,具有一定可靠性,CFD在精度与细节模拟上效果更佳;布置优化可以有效减少大型集装箱船风阻.
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    电动汽车新型线控制动单元及其控制系统
    龚小祥, 常思勤, 蒋李晨, 李小攀
    2016,50 (03):  395-400. 
    摘要 ( 935 )  
    摘要: 针对电动汽车全电驱动特性,为提高其制动性能,设计了一种基于电磁直线执行器的全新线控制动单元——直驱电液制动单元.介绍了该制动单元的结构和原理,以某型制动器为基础,完成了样件改装和试制工作,并基于TMS320F2812数字信号处理器建立了制动单元控制和驱动系统,同时设计了双闭环抗干扰控制算法调控其制动力.试验结果表明,直驱电液制动单元响应迅速,能够准确调控制动力,具有良好的应用前景.
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    基于主动转向的车辆路径跟随广义预测控制
    曹阳, 贺登博, 喻凡, 罗哲
    2016,50 (03):  401-406. 
    摘要 ( 910 )  
    摘要: 为了增强车辆在外界干扰存下的路径跟随性能,提出了一种基于广义预测控制(GPC)的主动转向控制器来保证车辆对于路径的跟踪能力.采用受控自回归积分滑动平均模型(CARIMA)作为预测模型,通过带遗忘因子的最小二乘法辨识方法获得CARIMA模型参数,避免了由于车辆非线性造成的参数化建模不准确、繁琐问题.使用车辆路径侧向跟踪误差作为控制器输入,方向盘附加转角作为输出,与驾驶员方向盘转角进行综合,获得车辆方向盘最终转角.在SimulinkCarSim联合仿真环境下,验证了所设计控制器在双移线工况有强侧向风干扰时车辆对路径的跟随性能.
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    船舶在斜浪规则波中的载荷响应分析
    焦甲龙, 任慧龙, 于海成
    2016,50 (03):  407-412. 
    摘要 ( 817 )  
    摘要: 为了研究大型船舶在斜浪中的水弹性效应及波浪载荷特征,选取矩形管状和圆形管状的组合梁作为分段模型载荷试验的龙骨梁,并合理设计组合管状龙骨梁,以保证模型垂向弯曲刚度和扭转刚度的纵向分布与实船相似.通过对分段模型在拖曳水池中不同航速、航向和海况下的规则波试验结果分析表明,分段模型能够较好地模拟船体弹性效应.同时,基于三维非线性水弹性理论对船舶在典型工况下的载荷响应进行了数值预测,与试验结果的对比表明,所用数值方法可以准确地计算大型船舶的波浪载荷.
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    基于Uchida-Kraepelin心理测试的酒后驾车交通事故倾向测量
    钟铭恩, 洪汉池, 吴平东, 方遒
    2016,50 (03):  413-418. 
    摘要 ( 676 )  
    摘要: 针对利用驾驶员的血液酒精浓度一致标准测定和问责酒后驾车行为的方案在某些场合可能不够严谨的问题,为探索新型测量技术,招募18位驾驶员开展酒后UchidaKraepelin心理测试(UK测试).结果显示,随着驾驶员饮酒量的增加,UK作业曲线从未饮酒时的定型曲线特征逐渐向非定型曲线特征转变,且作业错误率均值递增.定义UK作业偏离度,探明其与交通事故倾向具有一致性,且两者具有正相关性,平均相关系数为0.71.UK作业偏离度能够揭示酒后驾车交通事故倾向,或可作为酒后驾车行为测定和问责的一种新证据参数;基于UK测试分析的酒后驾车交通事故倾向测量是一种可探索方案.
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    基于四元数的捷联惯导惯性系晃动基座自对准算法
    薛海建, 郭晓松, 张东方, 周召发
    2016,50 (03):  419-424. 
    摘要 ( 1024 )  
    摘要: 为提高捷联惯导系统在晃动基座下初始对准的快速性和精度,提出了一种基于四元数的捷联惯导惯性系晃动基座自对准算法.该算法利用惯性坐标系下的姿态更新来实时地反映载体在晃动干扰下的姿态变化,通过四元数推导将初始姿态的最优估计转化为Wahba姿态确定问题,以消除角晃动干扰的影响;并根据惯性系下重力矢量和晃动干扰加速度不同频的特点,引入小波阈值消噪以消除线振动干扰的影响,从而提高算法在晃动基座下的对准精度.仿真结果表明,该算法不需要进行粗对准,具有角晃动干扰隔离能力和线振动干扰抑制能力,能够实现晃动基座下的快速、精确自对准.
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    基于第二代稳性衡准的实船参数横摇敏感性及衡准完善
    周耀华a, 张高峰, 马宁b
    2016,50 (03):  425-431. 
    摘要 ( 613 )  
    摘要: 采用国际海事组织(IMO)衡准研究成果,通过针对不同类型实船的校核计算,分析得到若干实船设计参数与参数横摇敏感性的关系,为识别潜在风险提供了依据,并在此基础上,为Level 2衡准2nd check标准值的选取和直接计算衡准的制订提出若干建议.
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    加肋凹型锥-环-柱结合壳稳定性几何修正方法
    张二, 吴梵, 毛开仁, 吴春芳
    2016,50 (03):  431-436. 
    摘要 ( 627 )  
    摘要: 针对加肋凹型锥环柱结合壳这一新型连接结构,分析了初始几何缺陷的形态及其可能出现的位置,并运用有限元仿真技术,得到影响最大的初始几何缺陷形态组合以研究壳板稳定性几何修正方法.通过单因素数值试验,分析了各结构参数对几何修正系数Cg的影响.并提出了Cg的计算方法.结论如下:(1) 距环壳临近一档圆锥壳的Cg与各结构参数的关系同普通圆锥壳的Cg有差异;(2) 经算例检验,提出的Cg计算方法精度较高,可在工程计算中应用.
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    水利工程
    基于非静压方程的波浪破碎模拟
    邹国良, 张庆河, 张娜
    2016,50 (03):  437-442. 
    摘要 ( 589 )  
    摘要: 在保证数值精度的基础上,为了提高非静压波浪模型在近岸波浪传播破碎模拟中的计算效率,基于非静压方程模型(SWASH)建立了近岸波浪破碎数值模型.数值模型通过将描述波浪破碎的非静压方程退化为非线性静压浅水方程并引入波浪破碎后能量衰减的紊动模型以减少模拟破碎时的垂向分层数.利用斜坡、潜堤以及沙坝上的波浪破碎水槽实验对模型进行了验证.结果表明,所建立的模型只需要在垂向划分较少的网格层数,即可合理地描述波浪破碎点位置和破碎后波高,进一步提高了非静压波浪模型在实际工程应用中的吸引力和竞争力.
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    海堤非稳定渗流场渗透参数反演分析
    黄铭, 陆迎寿, 蓝祝光, 刘俊
    2016,50 (03):  443-447. 
    摘要 ( 623 )  
    摘要: 针对受到快速涨落潮位作用的海堤进行非稳定渗流有限元分析,在此基础上结合实测渗压序列构建目标函数对海堤的渗透参数进行反演研究.反演中采用分层搜索技术,先由逐步扫描法确定出渗透参数一个合理的小区间,再用一阶梯度优化方法在该小区间上进行迭代优化以获得合适的渗透参数.以反演得到的渗透参数进行海堤非稳定渗流数值模拟,算例表明,计算及反演步骤合理可行,模拟计算得到的渗压结果与实测序列在数值和动态变化规律上都取得了理想的拟合效果.
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    天文学、地球科学
    深水浮式平台原型监测技术
    杜宇, 武文华, 岳前进, 时忠民, 李峰, 谢日彬, 黄东
    2016,50 (03):  448-455. 
    摘要 ( 705 )  
    摘要: 针对深水油气资源特殊开发环境,对浮式平台原型监测方法与监测技术进行了讨论,提出了全面表征浮式平台运动特性和对应环境荷载的监测信息,构建了平台原型监测系统框架.监测系统在我国“南海挑战号”半潜式平台现场实施,通过对原型监测信息的分析,证明了该原型监测系统的实用性和信息采集的合理性,其结论可为发展我国新型深水海洋工程装备提供原型监测实施方案和技术支持.
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    一种新型水下升降装置着底碰撞动力响应分析
    胡永利, 尹汉军, 王盛炜, 姚宝恒, 连琏
    2016,50 (03):  456-459. 
    摘要 ( 724 )  
    摘要: 建立了碰撞结构动力方程,通过能量守恒理论得到了碰撞力,采用中心差分方法对动力方程进行了数值求解,并对一种配套某重载作业型无人遥控潜水器(Remote Operated Vehicle,ROV)的新型水下升降装置进行了着底碰撞结构动力响应数值仿真,考察了碰撞过程中升降装置整体速度、有效应力、弹塑性变形的变化及二次碰撞现象,对5种常见着底工况的仿真结果对比,分析着底速度对碰撞结构动力响应的影响,为水下升降装置的结构设计和配载选择提供理论依据.
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    矩形截面半潜式平台浪流耦合作用涡激运动响应二维数值模拟
    吴凡, 肖龙飞, 刘明月, 田新亮
    2016,50 (03):  460-464. 
    摘要 ( 546 )  
    摘要: 通过计算流体力学(CFD)数值模拟,针对一型采用矩形截面立柱设计的深吃水半潜式生产平台,研究其在波浪和流共同作用时的涡激运动响应.选取典型135°来流方向,以正弦振荡流模拟波浪,考虑不同KC数、不同相对流数下波浪与同向均匀流耦合作用.研究表明,较之于仅有均匀流作用,均匀流和正弦振荡流耦合作用时,矩形截面立柱的半潜式平台运动响应明显增大.振荡流耦合作用影响显著.
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    非黏结柔性立管骨架层失效数值计算方法
    任少飞, 唐文勇, 薛鸿祥
    2016,50 (03):  465-471. 
    摘要 ( 601 )  
    摘要: 计入骨架层铺设角度、初始椭圆度、材料非线性,对相邻表面分别采用黏结耦合、摩擦系数不为零的库伦摩擦和光滑摩擦3种接触条件,基于ABAQUS研究了一类非黏结柔性立管骨架层在均匀外压和对径压缩力下的失效特性.计算结果表明:骨架层相邻表面间接触条件对失效特性影响较大;铺设角度对骨架层失效特性的影响可忽略不计;计入初始椭圆度和材料非线性后,均匀外压下骨架层临界压溃值大幅降低,对径压缩力下径向位移大幅增大.文中数值方法可弥补理论方法无法计入上述因素对骨架层失效特性影响的缺陷.
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    船舶拖缆作业时的循线航行和定点定位控制
    于升杰, 庞师坤, 李英辉, 张裕芳
    2016,50 (03):  472-478. 
    摘要 ( 656 )  
    摘要: 针对拖缆作业船舶在进行循线航行和定点定位时受到的海洋环境力和拖缆拉力,建立了船舶、拖缆和拖体三者之间耦合的运动数学模型.因其控制系统具有较强的非线性,单独使用模糊控制效果不够理想,所以设计了FuzzyPID(Proportion Integration Differentiation)合成控制器.该控制器包含3个模块:大误差切换至Fuzzy控制模块;小误差切换至FuzzyI控制模块;微误差切换至FuzzyPID控制模块.仿真给出了船舶在扰动情况下循线拖曳时的拖体轨迹,并通过定点定位控制验证了该控制器具有更强的抗干扰性和鲁棒性,能够实现较高精度的定位控制.
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    其他
    糖尿病肾病患者血脂异常与尿蛋白关系
    李军辉, 程东生, 王锋, 费杨, 薛勤, 汪年松
    2016,50 (03):  478-482. 
    摘要 ( 608 )  
    摘要: 探讨糖尿病肾病(DN)患者血脂异常与尿蛋白关系.选取122例住院的DN患者,年龄(62.26±12.67)岁, 女性49例,男性73例,测定血脂代谢各指标,同时留取24 h尿蛋白定量(24 h pro),依据蛋白尿定量分为肾病和非肾病综合征组,比较两组相关血脂指标,并行相关性分析比较. 肾病综合征组患者的TC(总胆固醇)、NHDL、Lpa和ApoB水平均显著高于非肾病综合征组(P<0.05); TC、NHDL、ApoB和ApoE均分别与24 h尿蛋白定量和糖化血红蛋白(HbA1C)相关(P<0.01), Lpa 与24 h尿蛋白定量及肾小球滤过率(eGFR)相关,LDLC及TG仅与HbA1C相关(P<0.01),ApoA1仅与24 h pro相关(P<0.05);各血脂指标依据四分位法分组,TC、NHDLC、TG、ApoA1、ApoB、Lpa及ApoE随着数值升高,组内24 h尿蛋白定量(≥3.5 g)百分比例增高(P<0.05),而LDLC及HDLC组内比较无统计学差异(P>0.05).DN患者随着24 h蛋白尿增多,血脂异常更为显著,尤其在肾病综合征患者以TC、NHDL、 Lpa及ApoB升高为主,而血脂异常进一步加重肾脏病进展,有效控制血脂有望改善肾脏病预后.
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