比萨斜塔为什么、能、怎样变直?要理解这一系列问题,我们就要稍微了解一下比萨斜塔为什么会倾斜。比萨斜塔是意大利著名景点之一,游客不能白来此一游。意大利比萨斜塔建于1173年,其设计高度约为100米。比萨斜塔濒临倒塌,内部结构变得松散。

比萨斜塔为什么自己变直了?

比萨斜塔为什么变直了,能不能变直,是怎样变直的,要了解这一系列问题,还得知道一点比萨塔为什么是斜的比萨斜塔是意大利有名景点之一,旅游人士去意大利不到此处一游,枉费去意心机一番。现在此塔倾斜度为3.9度,1160年比萨拥有一万余座塔,但大教堂连一座钟搭没有,虔诚的比萨居民,Berta,di,Bernardo在1172年过世时留下遗嘱,捐出60块银币遗产用来建造一座钟塔。

当博南诺皮萨诺1173年着手开始建造这所举世文明的钟塔时,他找的地基是不稳定的,没想到建造处地基是深达40米的沙子和黏土,工程与5年后停工,当时仅建完了三层,而这座意大利后来的地标建筑当时就倾斜1272年工程从新开始,为了弥补当时塔身倾斜,工人们从下往上盖时,采用直线法盖造,到了19世纪许多人以为设计建造师故意建造歪的。

言归正转!1838年开始对这座歪塔进行一次扫地式的修复,想要一劳永逸将摇摇欲坠的斜塔稳住20世纪50年代,因为害怕造成毁灭性的崩塌,1990年,斜塔关闭,不对外开放工程师在塔北侧的下面放了1000吨重的铅锭,用来平衡搭南侧的倾斜,二层用钢筋包了起来,使之不会四分五裂并与不远处的一个A字型液压锚连接起来,后來A字型液压锚被不远处的建筑上的钢缆取代,塔身保持不动后,工程师从北侧的地基下面挖走了70多吨泥土,使塔身沉降到18世纪的高度,2011年塔身的倾斜程度被纠正了48.8厘米。

比萨斜塔为什么倾斜了几百年都不倒?这符合力学原理吗?

1受力分析如下图。斜塔受重力,以及地面的约束力。斜塔的地基是插入地面的,周围土壤对地基有四面八方的约束力,如红色部分。这些四面八方的力,可以等效为水平方向和竖直方向力的分量,以及一个力矩。2倒塌分析从力学上来讲,只要固定端即插入地面端的约束力足够,即使斜塔90也不会倒下来。力学上,水平状态的,我们叫它悬臂梁。

假设斜塔90,就类似于悬臂梁。3倒塌与否于重心投影点位置无关正如前面所说,只要约束力足够,斜塔自身强度足够,斜塔成水平,也不会倒。那么斜塔倒塌到底取决于什么?取决于固定端约束力!也就是地基周围的土壤对地基的作用力。地基越深,作用力越大,也就越不容易倒。如果地基深度给定,那么就取决于土壤的性质。显然沙土更加容易倒。

把土壤尽量压实,就不容易倒了。4斜塔自身的强度问题斜塔本身材质决定了斜塔塌不塌。对于这种一段固定的结构,固定端承受着较大的弯矩。具体表现是一侧受拉,一侧受压。通常材料都是抗压不抗拉,所以斜塔受拉的一侧比较容易发生拉伸破坏。当然,当前斜塔并不是很倾斜,受拉一侧的应力没有达到材料的承受极限。未来,假如斜塔继续倾斜。

比萨斜塔为何能屹立不倒呢?

意大利比萨斜塔修建于1173年,塔高设计为100米左右。动工五六年后,塔从三层开始倾斜,直到完工后,还在继续倾斜。1990年比萨斜塔濒临倒塌的边缘,内部结构也变得松动。专家们认为,如果不采取措施的话, 斜塔可能会在20302040年倒塌。意政府被迫将斜塔关闭进行整修。当时塔顶已南倾3.5米,即塔顶偏离垂直线3.5米。

专家们对比萨斜塔所有历史时期的建筑材料、结构、地质水源等方面进行了充分的研究,并用各种先进的仪器设备进行了测试。他们认为,建筑塔中的每一块石砖都是最好的石雕合在一起,石砖和石砖的粘合极为巧妙,有效防止了塔因倾斜而断裂,成为斜塔不倒的因素。为了防止斜塔继续向南倾斜,工程师们在斜塔北侧的塔基下放置了600吨重的铅块,用钢丝绳从斜塔腰部拉向北侧。接着,斜塔北侧70吨土被移除,使得塔身略微向北侧偏移。


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