针对有限元模型存在工作量大、计算耗时、无法实现结构响应的快速预测等问题，提出了基于BP神经网络算法的简支梁桥结构应力与位移预测模型。以某简支梁桥为工程背景，通过Midas/Civil有限元软件建立三维杆系有限元模型，并在考虑参数不确定性的基础上使用有限元模型得到完善的训练与测试样本数据集，建立了基于人工神经网络的桥梁结构响应预测模型。研究结果表明，构建的人工神经网络预测模型可在满足预测精度的基础上实现结构响应的快速预测，荷载试验实测值与模型预测值的最大误差在12.46%以内，且拟合优度均在0.9以上。该预测模型后期可与桥梁健康监测系统相结合，实现简支梁桥结构响应的实时分析，可应用于简支梁的结构响应评估工作。