许 镇 任爱珠 陆新征

（清华大学土木工程系，防灾减灾研究所，北京 100084）

基于有限元的桥梁垮塌场景模拟初探

许 镇 任爱珠 陆新征

（清华大学土木工程系，防灾减灾研究所，北京 100084）

为了科学而逼真地还原桥梁垮塌过程，辅助桥梁垮塌事故鉴定，本文在虚拟现实平台上对基于有限元数据的桥梁垮塌过程场景模拟进行了研究。基于桥梁垮塌过程的有限元模拟数据，本文在三维图形引擎OSG上实现了桥梁场景建模和垮塌动画模拟，并基于桥梁垮塌模型构建了具有一定真实感的场景漫游系统。通过场景模拟与有限元模拟的结果对比，证明了本文基于有限元的桥梁场景建模和垮塌动画控制方法的有效性。本文将有限元技术与虚拟现实技术相结合，为桥梁垮塌事故鉴定提供了科学而真实的虚拟场景。

桥梁垮塌；场景模拟；有限元；虚拟现实；OSG

近些年来，国内外发生了多起桥梁垮塌事故［1-2］，如2006年5月16日，甘肃岷县北门洮河大桥（双曲石拱桥）突然全部垮塌；2007年8月，在建的湖南凤凰大桥发生坍塌，造成62人死亡；2007年8月1日，美国密西西比河I-35W钢桁架拱桥在交通晚高峰时发生垮塌，造成13人死亡，145人受伤。这些事故造成了重大的人员伤亡和财产损失，同时也引起了广大工程人员的关注与思考。科学、高效、准确的桥梁垮塌事故鉴定，对国家建设、经济运行、社会安定，具有非常重要的意义。

美国“911”事件中世贸大厦及Khobar Towers的事故鉴定过程中使用了大量计算机模拟技术［3-4］，已经表明基于计算机模拟技术的结构垮塌事故鉴定调查具有可行性强、高效、准确等优点。……