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比萨斜塔为什么斜而不倒?

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比萨斜塔为什么斜而不倒?


        

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  • 2007-04-04 13:18:54
      有关专家对比萨斜塔的全部历史以及塔的建筑材料、结构、地质、水源等方面进行充分的研究,并采用各种先进的仪器设备进行测试。比萨中古史学家皮洛迪教授研究后认为,建造塔身的每一块石砖都是一块石雕佳品,石砖与石砖间的粘合极为巧妙,有效地防止了塔身倾斜引起的断裂,成为斜塔斜而不倒的一个因素。
      但他仍强调指出,现在当务之急是弄清比萨斜塔斜而不倒的奥妙。 意大利比萨斜塔在意大利中部的比萨城内,有一座造型古朴而又秀巧的钟塔,是罗马式建筑的范本,然而它使人们惊叹诧异的地方还远不止这些。每年80万游客来到塔下,无不对它那“斜而不倒”的塔身表示忧虑和焦急,同时为自己能亲眼目睹这一由缺陷造成的奇迹而庆幸万分。
      这座令人心情如此激动的塔,就是著名的比萨斜塔。 比萨斜塔位于意大利中部比萨古城内的教堂广场上,是一组古罗马建筑群中的钟楼,这座堪称世界建筑史奇迹的斜塔,不仅以它“斜而不倒”闻名天下,还因为1590年,意大利的伟大科学家伽俐略,曾在斜塔的顶层做过自由落体运动的实验,让两个重量相差10倍的铁球,同时从塔顶落下,结果,两球同时着地,一举推翻了束缚人们思想近2000年的希腊著名学者亚里士多德关于重量不同的物体其下落的速度也不相同的“物体下落速度与重量成正比”的理论。
      伽俐略开创了实验物理的新时代,被人们称为“近代科学之父”,而他用来做实验的斜塔也因而更加遐迩闻名。 比萨斜塔高54.5米,直径16米,分为8层,除底层和顶层形状有所不同外,其余6层的结构完全一样。通体都是白色大理石砌成的,四周以圆形立柱环绕,远远看上去像是一个硕大的鸟笼,据说,大约在10纪,比萨王国打了一次胜仗,掠获了大批财宝。
      为了炫耀功绩,大公决定建筑一座大教堂,在教堂旁边修一个钟塔。钟塔建到三层时就发现向南倾斜,被迫停工。94年之后,比萨人建塔之心不死,找来著名工程师皮萨诺反复测量,证实此塔虽斜,但无倒塌之虞;便又继续修建并把每层南面的柱子略微加高一点。根据塔基上的碑文记载,它从1174年始建,1350年竣工,经历了176年。
      但由于塔身过重,地质松软,因此塔身仍以每年1.25毫米的速度向南倾斜。到1999年1月,塔顶比中轴线偏斜已达4.8米。意大利当局为了拯救斜塔,已向全世界广泛征求保护方案,同时在塔的北侧加压了830吨的铅块,并在塔身的三分之一处加了一圈铜缆,向北牵拉固定。
      不过斜有斜的好处,每天为“斜”而来的参观者多达10余万人,扔下大把大把的银子。如果它是一座正塔,比萨就不会有今天的风光,也就不会有这么多便宜可占了。 。

    1***

    2007-04-04 13:18:54

其他答案

    2007-04-04 13:20:10
  •   英文名称:The Leaning Tower of Pisa
    时间:1173-1370年左右
    地点:意大利
    【比萨基本资料】
    从地基到钟楼的高度:58。4公尺
    地基的直径:19。6公尺
    钟塔向南的倾斜度:5。5度
    稳定斜塔是一项非常细腻的工程,就像是医师在治疗一位体弱多病的老人一般,尽管不能听诊病人的胸腔,却很清楚病患对每一种药物都有令人忧心的反应。
      —克里实尔,一九八七年。 想象一座高塔,建立在像海绵橡胶这样柔软的材质上,缓慢且无情地日渐倾斜将要倒塌的地步。此外,高塔的砖石结构也非常脆弱,随着倾斜度日益增加,产生的应力已经逼近砖石的强度,随时可能应声而倒。若在倾斜那一侧的地基灌浆或加固,恐怕导致高塔倾覆,然而利用缆索支撑或牵引,则可能会令砖石崩溃。
       这段话精确地描绘出比萨塔目前岌岌可危的情况,该如何隐住斜塔,就成了土木工程学最大的挑战。 但比萨塔不只是诡谲离奇的观光胜景,更是建筑上的瑰宝,就算没有倾斜,也堪称是中世纪欧洲最重要的建筑成就。高塔位于主座教堂广场,隶属大教堂(主座教堂)、钟塔(斜塔)、洗礼堂及墓地等四座耀眼的白色大型建筑所构成的综合建筑群之一。
      兴建钟塔的用意和广场上其它建筑物一样,皆是代表比萨这个富庶城邦的骄傲和荣耀,因而格外美丽、独特、神秘。 兴建细节 这座八层高的塔楼有五十八.四公尺高.重一万四千五百公吨,砖石打造的地基直径为十九.六公尺.深及地平面以下五.五公尺,地基朝南向水平线倾斜了五.五度,因此钟塔的第七层比一楼向外突出了四.五公尺。
       钟塔地底共有壁垒分明的三层土壤。A层厚约十公尺,是松软易变形的淤泥沉积物,在浅水中沉积还不到一万年。B层是非常松软且容易波动的海泥层,沉积三万之久,深可达地底四十公尺。C层是紧密的沙质土壤,伸至地底极深处。 A层的地下水位在地底一公尺到两公尺之间。
      根据在塔四周围,甚至是钟塔正下方所做许多土壤钻探结果来看,B层的表面已经被钟塔的重量压成了碟影。由此可推演出钟塔的平均沉陷是二.五到三公尺,显示塔底土壤的压缩性有多高。 海南也好冷的 查看公开信息 发悄悄话给 海南也好冷的 查找 海南也好冷的 发表的更多帖子 添加 海南也好冷的 到好友列表 2007-03-02, 16:33 #2 海南也好冷的 蝙蝠侠 注册日期: 2007-01-15 帖子: 273 -------------------------------------------------------------------------------- 兴建史 钟塔于一一七三年八月在伯纳诺.毕萨诺的监督下动工兴建。
      但在一一七八年左右,当第四层盖到四分之一时突然叫停。停工的理由不得而知,但是若非当时及时打住,B层土壤的强度早已被无法承受这个负荷,而钟塔也早就坍塌了。 约在一二七二年左右,西蒙在停摆了将近百年之后重新动工,这时候的泥土层已在钟塔的重压下强化,强度也增加了(尽管当时并不知道这一点)。
      到了一二七八年左右,可能是因为当地发生战事,原本进行到第七层的工程又再度喊停。要是钟塔在这个阶段已经竣工,一定早就倒塌了。 等到一三六零年,泥土再经进一步强化,汤玛索,毕萨诺在这时激活钟楼的工程,并于一三七零年左右完竣,距离钟塔肇建之初,已相隔将近两百年了。
       很明显地钟楼比斜塔的其它部分更为挺直,因此在钟楼的工程激活时,高塔一定早已倾斜了。事实上,从斜塔第七层的檐口连接到钟楼的地面,在南边有六层阶梯,在北边却只有四层。 倾斜的历史 事实上,有证据显示钟塔在刚动工不久便已开始倾斜﹕塔楼的中心轴线并非笔直,而是向北倾斜。
      为了矫正斜度,每层楼的标高都使用了锥形的砖石砌块,好把倾斜的中心轴线拉回来。 仔细分析砖石层的相对倾斜度,便能得知钟塔倾斜的历史。在第一阶段工程的末期,钟塔其实是向西北倾斜约四分之一度。后来工程从四楼向上推进时,钟塔开始向南倾斜,因此到了一二七八年,工程进行到第七层的时候,钟塔向西南倾斜零.六度左右。
      到了一三六零年,已经增加到大约一.六度。 先进的计算机仪器分析显示,斜塔盖完第七层,在加盖钟楼的时候,倾斜的速度急遽增加,就像是用模型砌砖在柔软的地毯上叠高塔一般,或许已经到达了某个临界高度,但是不管多幺小心都不能再继续往上叠。而现在的斜塔已经到了它的临界高度因此随时都有倒塌的危险。
       公元一八一七年,两位英国建筑师一条铅垂线测量倾斜度,当时就发现塔楼已经倾斜了五度。接着在一八三八年时,建筑师盖瑞德斯加沿着斜塔底座的周围掘了一条信道,想弄清楚,在塔楼沉陷倾斜之前,原来设计的圆柱底座以及地基的阶梯是什幺样子。结果因为开凿的信道低于地下水位,使得南侧发生地下水涌入的现象。
      有证据显示,斜塔在这个时候又大幅度地斜了将近半度左右,形成了五.四度 精确的测量工作在一九一一年展开,量出钟塔的倾斜度每年都不断地持续增加,从一九三零年代中期开始,倾斜的速率已经加倍。到了一九九零年,倾斜的速率相当于每年高达一.五公厘的水平位移。
       此外,任何人想在斜塔身上动手脚,最后总是弄巧成拙,反而使得倾斜度大幅增加。例如,一九三四年曾利用灌浆的方法强化地基砖石,结果使得钟塔突然向南移动二将近十公厘,一九七零年代从下层砂土抽地下水,又让斜塔再移动十二公厘。这些反应都证实了塔楼很容易失去平衡,任何一种稳定钟塔的方法,都必须非常细腻。
       稳定斜塔 一九九零年,因为帕维亚一座根本没有倾斜的钟塔倒塌了,意大利总理便成立了一个委员会,由杰米欧科夫斯基教授担任主席,负责对稳定比塞塔的策略提供意见并加以执行。依照国际惯例,任何珍贵历史古迹的保存,都必须保留其基本特色,同时不能破坏古迹的历史和原工匠的技术。
      因此对斜塔的任何侵入性手段,都必须减至最低,而且无论采取哪一种永久性的稳定计画,都绝不能架设任何明显的支撑物,何况这种作法可能导致斜塔脆弱的砖石结构应声而倒。 委员会所寻求的解决之道,必须能稍稍减低斜塔的倾斜度,尽管不是很明显,却能减砖石结构的压力,稳定斜塔的地基。
      经过多年的研究、分析及大规模的试验,终于采用了所谓土壤萃取的方法,要在斜塔地基北侧的下方和旁边安装几根土壤萃取管。 一九九九年二月,在一片令人屏息的紧张气氛中,一部特殊的钻孔机在严密的监视下,一步一步地慢慢从A层抽出少量的土壤。由于土壤质地松软,每次抽取后所形成的空洞会慢慢地封闭,使得地表稍稍下沉,而斜塔也微微向北转动。
       土壤萃取的作业进行了两年半,钟塔的倾斜度减少了半度。如果斜塔再度开始向南倾斜,将来可能会再做一次土壤萃取。除了这个方法之外,在南侧最脆弱的几个地方,也做了限量的砖石强化。 这个方法把谜样而美丽的钟塔渐渐稳定下来,不但保存了斜塔的特色,也维持了它和底土之间耐人寻味的互动关系。
       。

    大***

    2007-04-04 13:20:10

  • 2007-04-04 13:18:26
  •    比萨斜塔破土动工于 1173年,当 1178年快要建成塔的第4层顶部时,由于经济原因而停工近一个世纪。1272年,恢复建设,但到1278年建成第7层将要完工时,又停工了。直到1360年至1370年期间,才最后盖上了钟楼。比萨斜塔现在向南倾斜5.5,而且每年还在进一步倾斜,这已引起人们的忧虑。
      英国科学家们现在用比萨斜塔施工时打地基所用的同样方法,在同一土质的土地上建造一个比萨斜塔模型,以用来考察可能解决倾斜的办法。   从他们测量的情况来看,斜塔在建造到第2层完工时,才开始倾斜。在第4层至第7层之间塔中心略微向北倾斜。使比萨斜塔倾斜的原因是,塔基下面软土中的沉积物使地基土层由南向北变薄而引起的。
      当塔建到第4层和第7层时,塔基下面的土层开始出现问题。   那么为什么塔在建成后没有倒塌呢?经研究认为在建造过程中,长期停工挽救了这座塔。因为长期停工使这种软土有时间变得比较坚固。   1990年1月,意大利成立了一个新委员会来估价这个塔的安全程度,并研究能使它继续存在下去的办法。
         该委员会利用控制水成分的办法来加固塔地基。并将塔所在地与周围地区进行隔绝。还在塔北面放重物,这样也有利于塔身向反方向倾斜。 。

    几***

    2007-04-04 13:18:26

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