本文采用计算机仿真分析的方法进行考虑了倒塌的桥梁地震反应全过程仿真分析,可以在一定程度上实现"数值振动台"的作用.通过计算机中的"实验"可以了解该种结构的易损性,确定其在地震作用下的薄弱环节及倒塌模式,建立防倒塌机制,指导桥梁抗震概念设计.本文完成的主要研究内容如下:(1)总结评述了结构地震反应分析的各种数值方法.主要包括静力的推倒分析法、反应谱法和动力的弹塑性结构时程分析方法,后者主要包括有限单元法和散体单元法.(2)在比较典型数值分析方法的基础上,采用基于显式积分的动力时程分析手段进行非线性动力方程的求解.建立了基于三维实体单元的钢筋混凝土桥梁仿真分析模型,该模型能真实模拟实际结构各构件的几何尺寸、空间位置、连接条件和边界条件,方便地描述断裂构件的接触关系.(3)通过比选现有动力非线性有限元分析软件,采用了商用软件LS-DYNA进行仿真分析,采用CANNY进行弹塑性推倒分析;(4)通过对悬臂梁端部集中力作用下挠度的计算和对一座独柱式桥墩的高架桥动力特性计算,研究了倒塌分析中单元形状选取、单元积分点数、积分算法、是否考虑沙漏等因素对计算速度和精度的影响等几个算法问题;(5)基于显式积分技术的仿真分析的特点是计算量非常大,因此改善计算效率是解决问题的关键.本文研究了保证计算精度的前提下的几种改善计算效率方法,包括聚集质量、合理定义刚性体和合理定义接触等;(6)研究了准确模拟对桥梁结构性能影响明显的铰支座建模方法,以及仿真分析结果的图形、动画输出手段;(7)将考虑倒塌的地震全过程仿真分析方法运用于工程实例,分析了三种典型城市高架桥梁(独柱式桥墩高架桥梁、以往地震中倒塌的双层高架桥梁、新建下层为轨道交通的双层高架桥梁)在强震作用下的倒塌反应.