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说起比萨斜塔,可以说是伽利略的成名之地,据说著名的比萨斜塔实验,就是在这里做的。
那这个塔为什么是斜的呢?很简单,因为这块地太软了。
塔下的地基就像意大利的著名甜点提拉米苏一样。位于奇迹广场前面的这块地成分复杂,下面是深达40米的沙子和黏土,地底不到一米的地方就有含水量丰富的地下水层。
作为比萨大教堂的钟楼,这个塔本来要建八层的。在1173年,为了实现一位虔诚信徒的遗愿,这座高塔开始动工,五年后就停工了,因为这座塔只建了三层就开始斜了。
当初负责建造的工程师根本没考虑到地基的问题,不过现在木已成舟,再后悔已经来不及了。
1272年,工程重新开始,为了纠正塔身的倾斜,这次工程师采用了直线建造的方法,就是在塔身倾斜的反方向多加重量。这样施工结果是塔身实际上变成了微妙的弧形,有点像一支巨大的香蕉。
塔身最后完工,已经是1350年了,最后一层钟楼封顶更是到了1372年,长达两百年的工期,给了斜塔充分的自我修正的空间,最终的成品,倾斜了3.9度。
楼顶的钟楼有了7口大钟,每口钟都要两个人共同努力才能敲响。每个钟都有一定的音高,一起奏响就像奏乐一样。不过随着时间的推移,钟声响起的次数越来越少。19世纪中期,为了防止敲钟的振动对塔身的安全造成影响,敲钟被完全禁止了。
数百年来,人们一直没有放弃让塔稳定的努力。前三百年,钟楼一共只多倾斜了5厘米,本来不足为虑,但是1838年的一次检查,挖开了塔基周围的土层,探明情况的同时,也带来了新的危险。
本就脆弱的地基开始开裂,周围的地下水开始涌入。敲钟被禁止了之后,后来连登塔也不允许了。
1990年,斜塔关闭,不再对公众开放。工程师们在塔北侧的下面放置了1000吨重的铅锭,用以平衡塔南侧的倾斜。二层用钢筋包了起来,使之不会四分五裂。
1995年,工程继续进行。斜塔总共斜切了2.5毫米,第三层也被钢条缠绕起来,并与塔北侧远端的一个A字形液压锚连接在一起,后来液压锚被连接在附近建筑上的钢缆取代。
塔身保持不动后,工程师们从北侧的地基下方移走了70吨泥土,使塔身沉降到18世纪时的高度。到2011年,塔身的倾斜程度被纠正了43.8厘米,大家终于可以松口气了。
现在斜塔已经重新开放,不过每次登塔的人数受到了限制。
科学家预计,到2300年,斜塔会慢慢变回直塔。
综上所述,斜塔之所以没倒,一是建得足够慢,塔身有足够的时间自我适应和调整。二是当时工匠建筑技术高超,石料之间结合得比较紧密,没有在反复的倾斜中分崩离析。
就像我们常见的这种玩具一样,只要构件没超出它的重心范围,它就不会倒。
所以,不论什么建筑,打好基础是最重要的。像意大利人这么能凑合,实在是凑合到一定境界了。所以说,罗马人都是实用主义者。
小结:比萨斜塔是世界建筑宝库的一朵奇葩,希望它能继续坚定地斜下去。
谢谢您的观赏。
意大利2500万英镑修复比萨斜塔12年扶正2.5厘米
工程师称比萨斜塔已经稳定:可再挺300年
比萨斜塔斜而不倒的数学奥秘
作者:姚仰平;祝恩阳 刊名:岩土力学
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