比萨斜塔为什么是斜的而不会倒

时间:2024-11-16 08:18:05

第一次知道比萨斜塔,就是因为上面这张图。图中一个人站在塔顶,一大一小两个球正往下落,而塔下有一堆贵族在围观

对,这就是伽利略站在比萨斜塔上做的两个铁球同时落地的实验。

但很多历史学家论证之后发现:伽利略根本没有在比萨斜塔做过这个实验

不过这个问题咱不探究,还是留给历史学家吧。

为什么比萨斜塔是斜的?又为什么倾斜而不倒呢?

比萨斜塔为什么是斜的?

比萨斜塔建造于1173年8月,是位于意大利比萨城大教堂的独立式钟楼。没错,它其实是个钟楼,尽管从建好之后就没有撞响过一次。

1173年,钟楼准备破土动工。没想到的是,意大利人用了整整200年时间和3位工程师才将它封顶。这还不算90年代末20世纪初的加固呢。

1178年,开工第五年。此时工程师发现,情况不太对劲:只有三层高的楼怎么好像开始往北歪了。测量之后发现,确实歪了,不过只有0.2度。

歪的原因是什么呢?很简单,因为整个比萨斜塔就建在两条河流之间,土质上以沙子粘土和贝壳为主,在这种不稳定的土质上建较高的建筑,底部受力不均也可以理解。

事实上,当时的比萨城里已经有几座塔楼开始倾斜了,所以比萨倾斜在当地也是见怪不怪了。那么楼还要继续修吗?反复权衡之后,总工程师决定,先停一停。

结果,这一停就是将近一百年(1178——1272年)。

1272年,工程再次开工。不过,开工前面临的最大问题是:在倾斜的塔上再修建五层,能行吗?

最终,新任工程师觉得:既然之前往北歪,那往南使使劲,不就“改邪归正”了吗

于是,钟楼在12年后,终于修完了第七层。

结果,修完后工程师抬头一看,发现:上帝啊,怎么“矫枉过正”了?

钟楼由原来的向北倾斜0.2度变成了现在向南倾斜近近1度。形状上,楼身也不再是直线,而是有点弯曲。

怎么办?停工!

就这样,钟楼在原地又尴尬地矗立了近90年后,终于在1372年封顶了。但偏离的角度也达到了1.6度。

对了,它不是个钟楼吗?还得有钟啊。于是,七个大钟被搬到了塔顶。不过,自打这一天开始,七个大钟就没被撞响过,直到今天——不敢撞啊。

这样,它的“斜塔”的名字就名正言顺了,没有“钟”什么事了。

不过,就算没撞过钟,由于它地下的土质问题和地基往下一米就是地下水层等原因,斜塔仍不断倾斜。

1817年,两位英国工程师在测量之后发现,倾斜度已经达到了惊人的5度。怎么办?

1838年,一位名叫格拉德斯卡的工程师打算研究研究斜塔的地基。

他开始挖地基,挖呀挖呀挖,终于,埋在地下的地基台阶和支撑柱子都露了出来。就在他打算好好研究一番时,地下水源源不断地从南侧涌了出来。工程师顿感不妙,赶紧命工人把地基再给埋上。

20年后,人们经过测算发现,这次折腾,让斜塔又向南倾斜了0.5度,约20厘米。

又过了多年,直到有着建筑师梦想的法西斯墨索里尼上台后,他决定把比萨斜塔拉直成比萨钟楼。

1934年,工程师们在斜塔的地基打了361个洞,然后沿着洞往里面浇了80吨混凝土。这么做当然是为了加强地基砖石的坚固程度。

但遗憾的是,经过这么一折腾,塔居然更斜了。塔顶又向南偏离了0.9厘米。

随着二战开始,又停下了折腾的脚步。

直到1993年,在政府部门的批准下,折腾斜塔的工作又开始了。

鉴于塔身已经有点弯曲了,于是,工程师们先是在第一、二层加了一圈钢筋的“束腰”,接着又在底部铺设了大量的混凝土。塔不是向南歪吗?那就在北面加上600吨的铅块。

经过一番操作,斜塔的倾斜程度确实整体回调了。但是钢筋束腰和一大堆铅块太不美观了。

于是,1995年,配重的铅块换成了固定的电缆。但安装电缆之前,还有一步重要的工作,就是要用液态氮来冻结地面。但粗心的意大利人忘记了很重要的一件事:液态氮不但能冻结地面,还能冻结一米之下的地下水。而水变成冰后,体积是会增加的。

就这样,塔身又开始向南倾斜,维修的工作再次停止。这次折腾,让前两年的所有努力付之东流。

为什么比萨斜塔还没倒呢?

原因有下面几方面:

1.之前的工作一直都是在想办法加固。

2.他们想了个比较传统的方法:由于塔是向南倾斜的,所以,把北面的土挖走,那么塔身就会因为重力自然而然的回正了。但介于之前的错误,这次工程师非常保守,每天只挖掘不到0.01立方米的土壤。

3.挖土的同时,又给斜塔所在的奇迹广场加了一个新的排水系统,来缓解地下水的问题

经过这次维护后,塔顶奇迹般地被拉回50多厘米。

2001年,比萨斜塔终于再次对外开放,委员会还表示:比萨斜塔在未来两百年左右的时间里是安全的。而且,就算是再有倾斜的迹象,这种方式依然可用。

真是应了那句“办法总比困难多”啊。