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比萨斜塔为什么不倒?

2022-11-30 10:37:25 35

摘要:图片来源:Creative Commons为什么比萨斜塔看着似乎要倒了要倒了,却仍然在600多年的历史、无数次的大地震中屹立不倒?最近,一个工程师团队终于解开了这个谜题。这次研究由罗马大学发起,通过分析现有的结构与地震资料记录,并对建筑材料...

图片来源:Creative Commons

为什么比萨斜塔看着似乎要倒了要倒了,却仍然在600多年的历史、无数次的大地震中屹立不倒?最近,一个工程师团队终于解开了这个谜题。

这次研究由罗马大学发起,通过分析现有的结构与地震资料记录,并对建筑材料的物理、机械、化学性质,以及塔下的岩石与土壤进行调查,分析总结了比萨斜塔至今不倒的成因,其规模超越了以往的任何一项相关研究。

其研究结果将于下个月在第16届欧洲地震工程会议上公布,但根据结果显示,比萨斜塔能够抵御强烈地震振动的能力来自一种被称为“土-结构动力相互作用”(简称DSSI)的现象

本质上讲,由于塔的高度(55米/183英尺)、塔下柔软的土壤、以及其由大理石刚性构成的结构三者之间非常偶然的相互作用,当地震发生时,比萨斜塔具有能够防止其产生共振现象的振动特性。

“讽刺的是,帮助比萨斜塔在地震中幸存下来的土壤也是导致其不断倾斜、以至于塔身濒临崩溃的罪魁祸首。”来自布里斯托尔土木工程系的教授George Mylonakis说道。

这座钟楼位于米拉科利大教堂广场,始建于1173年。据说当比萨斜塔刚建到第三层时,塔身就开始倾斜了。而由沙子、泥和黏土组成的松软土壤很快就被认定为是倾斜的原因。当塔身开始倾斜时,建筑师试图通过调整第三层北面的柱子和拱门的规模来弥补误差。但在完成第四层之前,比萨斜塔就因为一系列宗教战争爆发而停止了相关工程。

当1272年一切尘埃落定时,人们试图继续完成钟塔的建造。但由于上个世纪的土壤运动,塔身已经向南方倾斜,因此新工程师们还试图进行补救。但在完成第七层之后,建造又停止了,因为1278年再次爆发了政治运动。终于在1370年,比萨斜塔落成,此时已经形成了其独特的倾斜外观。

经过20世纪末至今的一系列工作之后,比萨斜塔的塔顶与基座中心之间的偏移距离已从原先的5米多减小至如今的3.9米(12英尺10英寸)。

米拉科利大教堂广场的比萨斜塔的古典雕刻插图(1886-1891)。

图片:Morphart Creation/Shutterstock

蝌蚪五线谱编译自iflscience,译者 狗格格,转载须授权

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