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天马山斜塔保护方案



作者:沈梓涵 胡靖岳 卢豫 唐文杰 吴天昊    转贴自:本站原创


目标:

护珠塔位于上海市松江区天马山山腰海拔97m处,砖石结构,七层八角,始建于公元1079年,目前残高18.82米,曾被媒体誉为世界第一斜塔,但同时也随时面临着坍塌的危险。天马山护珠塔具有极高的工程研究价值,对其倾斜趋势的研究将对于科学合理地制定古代斜塔监测与保护措施有着重要的意义。由于时间推移,护珠塔的各项数据可能发生了变化,我们通过到现场采集数据,再计算来得到现时的护珠塔的各项数据来制作具体的修缮方案,通过数据分析出塔的风险程度和危险时期,从而作出相应的保护措施,来避免护珠塔的倒塌并延长其寿命。
内容与形式:
    首先是到现场采集数据,运用三角投影方法(将人,斜塔,镜子成放置呈一直线,测量镜子与斜塔距离、人与镜子距离、入射角、人的高度,最后通过比例算出斜塔的倾斜高度)测算出了塔的铅锤高度,再用设备量出塔的两侧斜度,通过计算得到塔的倾斜程度。再由这些数据通过棱锥面积公式计算出护珠塔的表面积以及体积。本研究使用Excel中的不同函数构建的回归模型,基于从护珠塔1983年开始修后塔身倾斜数据,对护珠塔进行回归分析。我们采用了多项式、指数、对数的三种方法。其中x代表时间,y代表倾斜角度。R2表示离散程度,因此可以用来验证模型精确度以及数据可靠性。根据网上搜索,钢筋混凝土的主要材料是砂、石,而水泥和钢筋所占比例较小,钢筋被混凝土紧紧包裹而不致锈蚀,即使在侵蚀性介质条件下,也可采用特殊工艺制成耐腐蚀的混凝土,从而保证了结构的耐久性。因此我们通过使用钢筋混凝土在护珠塔过于倾斜时,在倾斜侧脱离地面的部分连接,并深入土中固定,以达到固定整个斜塔的效果。并且由于其本身不易锈蚀,能够长期拥有效果。
计划与实施:
    通过联系天马山护珠斜塔的工作人员,向他们提供具体修缮方案以及我们测量出的斜塔危险程度时期(根据推得结论现在及以后三十年内若不修缮皆是高风险)。通过对较为成熟的比萨斜塔的修缮加固工程的了解,斜塔的倾斜程度以及不倒与塔的地基也有着密不可分的关系,因此出了将塔的本身进行固定之外,其地基也需要经过一系列的提升加固。土体,由三相物质组成,即固相、液相和气相。固相即组成土的矿物颗粒,液相即矿物颗粒之间的空隙中的水分,气相即矿物颗粒之间的空隙中的空气 。矿物颗粒越细微,则总空隙多,即空隙率越大。所以,除了长期自然沉降固结外,欲将土体加固到最坚固,就必须采取措施引导出土体中的水分和空气,且施加挤压夯击,使达到空隙率最小,最密实状态。因此计划按照斜塔倾斜侧所在直线打洞,将固定的钢筋混凝土连接塔身并插入土中,将塔因为倾斜而显露出来的空白部分全连接完毕,在完成一系列操作之后加入砂浆,均匀注入稳固地基,以防止由于无法抗住塔所带来的力使钢筋混凝土破坏地面,使得塔身倾斜过多。
预算:钢筋混凝土   300-1000
      砂浆         100-300
            具体根据护珠塔倾斜程度
预期效果:上海市松江区天马山护珠塔是上海的文物保护单位,是中国的历史文化呈现,它对中国历史有着极其重要的意义。护珠塔为砖木结构,平面八角形,七层,高18.82米,楼阁式。每层有腰檐、平座、栏杆,原是一座玲珑的宝塔,相传塔里藏有舍利珠,夜间闪耀光芒,故称护珠宝光塔。其制造美学的欣赏价值,以及它所关的一切历史人物、事件,斜而不倒的奇妙姿态,都展现出了它对历史的重要,对科学研究的价值,因此保护其斜而不倒是重中之重。经过我们的计划方案,预期护珠塔将能够更长久地保持现状,常年处在天马山护珠塔上,作为一个上海的文化象征,保存着中国的历史意义。


作者:沈梓涵 胡靖岳 卢豫 唐文杰 吴天昊