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倾斜的奇迹

来源:奇趣网 作者:      2017-02-08

  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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