随着交通运输行业的快速发展,跨越通航江河、港区、海峡的桥梁数量和规模也在高速增长。桥梁的大量建设在缓解了交通压力的同时,也对水运交通造成了较大的影响,船桥碰撞事故的概率也随之提高,船撞事故的后果也十分严重。本文借助非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA分别建立简化的船-桥碰撞、船-防撞装置-桥碰撞有限元模型,从最大碰撞力、能量转化和桥墩损伤变形等方面,探讨了钢质套箱防撞装置的防撞效果以及钢板厚度对其防护效果的影响,并在此基础上提出了两种对钢质套箱防撞装置的改进方案。本文的主要研究内容及结论如下:(1)对防撞装置研究进展、船桥碰撞理论进行了归纳和总结。(2)整理归纳了目前常用的船撞力计算公式,并对不同公式的计算结果进行比较分析。结果显示:我国《铁路桥涵设计基本规范》和《公路桥涵设计通用规范》与欧美的一些经验公式相比,计算出的船撞力偏小,对防撞设计的指导作用有限。(2)对特定工况条件下船-桥碰撞过程进行仿真计算,分析碰撞过程中碰撞力、能量等随时间变化情况。结果表明:无防撞装置时,桥梁会吸收碰撞过程中大部分的能量,该部分能量会对桥梁造成较大的危害;碰撞中墩柱底部、桩基与承台的连接处以及桩基底部出现了较大应力,对桥梁的安全产生了较大危害。(3)对增设有钢质套箱防撞装置的桥墩进行碰撞过程仿真分析,研究防撞装置的防撞性能以及板厚对防撞性能的影响。通过对比研究发现:防撞装置会通过自身的弹塑性变形吸收大部分的冲击动能,能够有效地减小桥梁所受到的冲击力以及桥梁吸收的能量,达到保护桥梁的良好效果。(4)提出了两种对第四章中给出的传统钢质套箱防撞装置的改进方案,对改进后的两种防撞装置进行相同工况下的碰撞仿真分析。结果表明:泡沫铝和泡沫铝夹芯板对于冲击能量有着良好的吸收率。其中,填充泡沫铝的防撞装置抗变形能力较好,采用泡沫铝夹芯板的防撞装置对减小碰撞力以及提高能量吸收率方面更有优势。