地震作用下夯土城墙动力响应分析——以山丹明长城为例

2022年1月8日门源M6.9地震造成山丹明长城局部破坏。为研究此次地震作用下夯土城墙的动力响应与破坏特征，基于地震现场考察结果，采用振幅等效处理后的记录地震波为输入地震动，开展双向地震荷载作用下夯土城墙的动力响应数值分析，研究不同位置测点的最大位移、峰值加速度与墙体应力分布特征，探讨地震导致夯土城墙破坏的主要内因。研究结果表明：双向地震荷载作用下，墙体位移和峰值加速度(PGA)随着高度的增加逐渐增加，但距墙体底部0.5 m高度范围内PGA放大效应不明显，最大位移、加速度均出现在墙体顶部裂缝位置处；水平地震荷载作用下墙体的地震动响应更为显著；墙体的最大主应力、最大剪应力均出现在有裂缝处的底端掏蚀悬空部位，墙体裂缝、夯筑搭接、掏蚀悬空处应力集中明显；裂缝对夯土城墙的地震动放大效应在一定高度范围内表现为弱化作用，但随高度增加逐渐过渡为强化作用；裂缝可显著增强墙体顶部地震动响应，可能是本次地震诱发城墙破坏的主要内因。研究成果可为古城墙遗址的加固修缮提供科学指导。