桥梁是国民经济重要的枢纽工程。自桥梁开始施工起,就受到各种荷载和环境变迁的作用,严重的甚至可以导致桥梁的倒塌破坏,造成严重的人员伤亡和经济损失。本研究系统的开展了如下几个方面的研究以实现对桥梁倒塌全过程仿真模拟:首先,在系统查阅国内外文献及详细对比相关设计软件的基础上,形成了拱桥建模的基本参数列表。其次,研究了基于布尔运算、周边转折点、变宽点和折板法的截面表达以及移动、复制、拉伸、渐变等基本的三维建模方法,结合以上技术建立了拱桥有限元计算模型;其中,基于布尔运算的截面表达方法实现了具有工程语义的截面设计特征参数与实体几何面之间的映射,方便进行快速的拱桥参数化建模。第三,系统的研究基于Facade的设计模式,通过引入一个Facade对象,减小了系统中各子系统之间的关联,为一个复杂系统提供相对简单接口,为系统容错、构件组织、图形显示和系统计算等功能提供了相互独立的系统模块。第四,采用C#程序设计语言,在Microsoft Visual DotNet2005环境下开发了基于OpenGL技术的拱桥建模三维图形显示平台,实现了拱桥建模的可视化操作及多文档的设计界面。第五,研究了基于COM技术的有限元计算模块的集成方法和系统子模块之间数据交换方法,以充分利用和集成以往相关设计及计算模块。最后以堤溪沱江大桥为分析案例。在结合自行开发的分析系统基础上,利用离散元工具模拟了在一定倒塌工况下该桥的倒塌过程;倒塌模拟结果与堤溪沱江大桥倒塌现场数据进行了对比,进而论证了离散单元法(3MDEM)进行桥梁倒塌全过程分析的可行性。本研究结果表明,采用C#2.0,进行面向对象程序开发,以OpenGL为图形平台,并以一定的集成策略集成有限元核心计算程序,可以较好的进行拱桥承载能力计算。在此基础上,结合和离散元计算核心程序,可以进一步完成模拟拱桥倒塌全过程,为桥梁倒塌事故调查提供有力的计算机辅助工具。