桥梁健康监测是发现桥梁结构损伤的重要手段，而有限元模型修正是桥梁健康监测的重要研究内容。目前，基于有限元法的模型修正技术计算量大，实用性不强，并且工程结构受荷载变化、材料性能劣化的影响，会引起结构参数的不确定性。为提高计算效率和考虑结构参数的不确定性，提出了一种基于高斯过程模型的桥梁结构有限元模型修正方法。以简支梁结构为例，采用Sobol序列采样结构的弹性模量、质量密度，然后将所采样本映射到对应的物理空间，代入有限元模型，计算出模型的前三阶频率，进而建立了高斯代理模型。采用高斯代理模型分析简支梁结构前三阶固有频率，修正了结构的弹性模量和质量密度，并且弹性模量和质量密度的修正值与有限元模型计算值之间的误差很小。证实了高斯过程模型可以替代复杂的有限元模型，达到模型参数修正的目的。