仿生学给桥梁设计带来新的思路与方法，有助于推动桥梁设计形式创新。选取龟壳结构作为拱桥的仿生设计研究对象。从相关的的桥梁仿生文献来看，关于龟壳仿生拱桥的研究尚少见。因此，基于龟壳的拱桥仿生设计研究具有重要意义。
　　本文研究的目的：揭示龟壳结构力学特性；将龟壳与拱桥结合研究，给后来研究者提供桥梁仿生研究的思路和方法；通过仿生设计，设计出新型仿生拱桥断面形式；进一步优化传统钢筋混凝土拱桥，减少材料损耗，增加结构刚度，丰富拱桥结构形式。
　　本文的主要研究内容和成果分别为：
　　(1)采用理论分析法研究了龟壳结构和材料的性能，并对龟壳结构可否进行仿生拱桥设计进行了探讨。主要结论：龟壳结构中的椎骨、肋骨、加强肋和层状结构特征使得龟壳结构具有较大抗压承载力；从仿生学出发，龟壳结构具有研究价值，特别是在主要发挥抗压承载力优势的结构上。
　　(2)通过工业三维CT设备，获取龟壳点云数据，采用逆向工程技术实现龟壳曲面重构并生成三维实体模型。采用3D打印机打印龟壳三维模型，通过对3D打印龟壳和真实龟壳进行压力荷载试验，建立了荷载与龟壳应变、挠度之间的关系。从宏观和微观层面对真实龟壳材料组构进行观测，探讨龟壳结构力学特性及其承载模式。主要结论：龟壳结构头部变形要小于尾部；加强肋是龟壳结构保持完整性的关键部位；在荷载作用下龟壳结构整体协调变形，肋骨和椎骨有效保护了乌龟的内脏器官等；龟壳由不同的层状结构组成，背甲存在明显的接缝结构，在加强肋和椎骨中存在狭小的孔道，可用于运输营养物质。
　　(4)依托工程实例，建立两种仿生拱桥结构和常规拱桥结构模型，并对模型的体积进行对比。采用ABAQUS软件进行分析，对比三个结构在单位正载和偏载作用下的挠度、应力等效应。将实桥荷载作用在仿生拱桥结构一、二上，对比分析两种仿生拱桥结构验算截面应力、应变、挠度变化情况。主要结论：两种仿生拱桥模型与常规拱桥模型相比较，体积减少了2.83%和3.36%；在单位荷载作用下，仿生拱桥结构刚度和承载能力更优；在实际结构荷载作用下，两种仿生拱桥结构的应力、应变、挠度等均满足结构承载要求。
　　本文研究将仿生学与桥梁设计相结合，研究成果有利于推动桥梁设计形式创新，有助于桥梁仿生学科发展，具有一定的理论研究和工程应用价值。