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倾斜的奇迹赵晨

时间:2019年08月16日

大名鼎鼎的比萨斜塔,其实并不是一座塔,而是坐落于比萨城东北角的奇迹广场上的比萨主教堂建筑群的一部分——钟楼。

比萨斜塔由奥地利人弗利格尔穆和柏南努斯设计,始建于1174年,历时100多年,到1350年才完工。除了几根柱子的材料为花岗石外,其余全部建筑材料都是大理石。比萨斜塔总高56.7米。塔的截面为圆形,塔体逐层缩小,中间6层形制完全相同。塔基直径约』9.眯,顶层直径』2.7米。全塔总重-.钙万吨。塔高8层,底层有15根圆柱,中间碾各有31根圆柱,顶层有12根圆柱;各层均以连列拱作装饰母题,2至7层为空廊,第8层为钟亭,向内缩进,底层墙上装饰着大量浮雕。塔内有螺旋状楼梯294级,可盘旋而上直达塔项。

比萨斜塔刚开始建造时,也是直立的,当第三层完工时,人们发现由于地基打得不深,土层强度低(整个比萨城是在一条河谷的冲积地上建立起来的),塔身开始倾斜,负责建造该塔的工程师下令将下陷一边的层高加大以图补救,结果沉陷更甚,最后不得不停止施工。

94年后,建筑师西蒙受命负责继续进行斜塔的施工。当他于12 75年开始着手工作时,斜塔第三层上缘的倾斜幅度已达90多厘米。

对此,西蒙不加理会,于1284年又加了3层。当然,这样做不是没有具体的措施的,因为西蒙和后来的建筑师也要顾及建筑物的倾斜问题。为了减轻斜塔上部的重量,西蒙不仅减薄了墙壁,而且采用了轻质灌注材料,并在内外壁之间留有30-80厘米宽的空腔,越到上面,空腔越大。

直到1350年,斜塔才建成我们今天所看到的模样。最后一个建筑师是皮萨诺,第七层、第八层及钟架就是在他手里建成的。在第七层和第八层之间,斜塔来了个转折,即第八层是向北面倾斜的(整个塔身向南倾斜)。此外,斜塔没有楼顶,这也是建筑师们用来减轻重量和平衡倾斜的一种巧妙手法。在斜塔建成时,塔顶中心点已偏离垂直中心线2.1米。

比萨斜塔自建成以来,每年以/-2毫米的速度倾斜,如今倾斜度已达5.50,塔顶中心点偏离垂直中心线近5米,塔顶南侧比北侧低2.5术,看上去岌岌可危。斜塔之所以能斜而不倒,主要在于其优良的建筑质量——每块砖石都紧紧黏合在一起,使斜塔保持着良好的完整性,否则,斜塔早就断裂倒掉了。

为了挽救斜塔,人们献计献策,提出了各种设想:有的人想用系绳气球提吊斜塔,减轻它对地基的压力:有的人想把斜塔“拔”出来,一砖一砖重新修整;有一家公司建议用钢棒支撑斜塔,另一家公司则建议用钢丝绳来固定斜塔……此外,人们还提出了不少加固斜塔的方法。

但是,任何举动基本上都是危险的。,妇彳年,人们曾将90吨水泥灌入斜塔地基及其四周,结果斜塔倾斜的速度更快了。不过,1970年那一次的行动是成功的:在斜塔四周方圆3千米的范围内禁止取用地下水,地下水位因此稳定下来,从而使斜塔放慢了倾斜速度。

1990年,比萨斜塔停止接待游客,进行维修加固:先用18根钢缆将底层檐口箍起来,让底座与地基牢牢地固定在一起:随后在石基座上加了一个钢筋混凝土的壳状物,再往北侧上翘的地基里灌进600吨铅液,以平衡南侧的重量。这一措施的效果颇为明显,到1993年底,塔身不仅未再倾斜,反而向北侧矫正了4毫米。

当然,要想长治久安,必须改善斜塔塔基下的地质状况。因为比萨城是在一个河谷的冲积地上建立起来的,塔又建在一个不平坦的小坡顶,地基下的黏土层受重压而紧缩,且受压不均匀,导致地面建筑物侦斜,而地下浅水层一有变动,又会影响黏土层的收缩。

不过,人们也大可不必过分担心斜塔的安危,因为根据万有引力定律,在每年倾斜约J毫米的情况下,大约在2000/4-以后,斜塔的北缘才会超过原来的垂直中心线,这时斜塔/j‘会倒掉。相信到那时,人们一定会想到更好的办法,以阻iE这一情况的发生。

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