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万宁桥的“心跳”:拾振器捕捉到的历史震颤

张涛,现任北京市考古研究院(北京市文化遗产研究院)遗产预防保护部主任,北京市文物局领军人才,国家科技专家库专家,国家社会科学基金专家库专家,北京市科技专家库专家。主要从事古建筑科技保护研究,曾获中国文物保护示范工程、梁希林业科学技术奖科技进步奖二等奖、北京市科技进步奖二等奖。2017年入选“北京市优秀青年人才”,2019年入选中央宣传部“宣传思想文化青年英才”。

北京市考古研究院遗产预防保护部主任张涛。
在北京鼓楼正南方向,有着700余年历史的万宁桥至今车流不息,每天迎接着市民和全国各地的游客。
一年前,“北京中轴线——中国理想都城秩序的杰作”成功列入《世界遗产名录》,万宁桥就是其中15处遗产点之一。始建于元代的万宁桥,被誉为“中轴线上第一桥”。如何守住古老的遗产,让它持续为社会交通服务?当科技与人文发生碰撞,定量化的监测为文物安全保驾护航,文物,真正成为连接过去与未来的“活态史书”。
利用拾振器监测波动,给万宁桥做“心电图”
“万宁桥是极其特殊的文化遗产,从始建到现在已经有700余年,至今仍作为重要的交通道路使用,这在北京很少见。像北京的卢沟桥、琉璃河大桥,现在已经不通车了。因此,万宁桥的文物保护,不仅涉及简单的文物安全,还关系到市民的出行安全。”
2019年开始,北京市考古研究院遗产预防保护部主任张涛和同事开始对万宁桥等大运河北京段遗产点进行监测。
在前期方案制定过程中,他们经过反复讨论,确定了监测目标和重点内容:开裂、沉降,震动频率、震动速度等一些细小变化,都在监测范围之内。于是,拾振器便派上了用场。
“拾振器对微小的震动非常敏感。”张涛介绍,“打个比方,把拾振器放在桌子上,一只猫从旁边跑过去,不跳上桌子,拾振器就能监测到。长城那么长,推一下墙体,拾振器也能感觉到。来一阵风、下一场雨,拾振器都能监测到。”
利用拾振器,张涛和同事对万宁桥的微震动和可能出现的震动进行了长期采集和比对,至今已有5年时间。“这类似于人做心电图,10岁、20岁、30岁时采集到的信息是不一样的,有上下起伏,通过长期观察,数据在合理范围内浮动,就可以认为文物是没问题的。对文物来说,最好是没有新的变化产生。”
张涛表示,万宁桥属于石桥,石质文物最容易发生脆性破坏,一旦有了裂缝,就会迅速断裂。“它不像木构件,是一点点发生变形的,因此,对于它的监测,我们要做到立体、精确,不同于对木构建筑的监测。”
张涛经常使用的红外热成像检测仪。
桥上车水马龙,分时段采集桥体不同状态数据
除了拾振器,张涛他们还利用地质雷达检查桥体内部是否有空鼓,利用三维激光扫描仪进行外形尺寸系统测量,为万宁桥建起一套可量化的检测体系。