我国的海陆运输交通系统正处在一个高速发展的时期,伴随而至的是越来越多的跨江跨海大桥的建设。这些桥梁在改良交通运输的同时,无形之中也成为了船舶通航的障碍物。近年来,船舶撞击桥梁而引发的恶性事故在全世界都常有发生,这样的事故往往会导致巨大的经济损失、人员伤亡和严重的社会后果。因此,船舶与桥梁的碰撞问题的相关研究受到了世界各国专家与学者的普遍关注和探讨,桥梁防撞设施就在此背景下应运而生。本文首先根据桥梁航区的基本情况分析了桥梁船撞风险及可能存在的危险情况,计算了桥墩自身的抗撞力,并采用了经验公式和数值方法计算了船舶撞击力,根据防撞需求设计了固定式防撞结构。在此基础上考虑了不同的撞击场景,采用非线性有限元法计算了船舶撞击防撞护舷的过程,分析了防撞结构的失效机理和吸能效果,对船桥碰撞的过程进行了数值仿真分析,给桥梁防撞结构设计提供了有益参考。本文进行的工作主要如下:(一)根据桥梁、水文、通航船舶的基础资料,确定了代表船型和船舶撞击速度;分析了桥梁船撞可达性,确定可能的碰撞场景。(二)在此基础上建立了桥梁和代表船型的有限元模型,并采用数值方法模拟了船舶撞击桥梁的动态过程获得船舶撞击力。采用不同经验和规范公式计算了船舶撞击力,并与数值分析进行对比,探讨了经验公式各自的适用范围,确定了船撞力标准。(三)采用有限元法分析了桥梁抗撞力。根据桥梁自身情况和船撞场景,以及桥墩和承台不同吸能和防护要求设计了固定式防撞结构。采用数值模拟方法模拟不同船舶类型撞击防护结构的动态过程,分析了结构的耐撞性,并确定防撞结构设计的有效性,确保桥梁的安全。本文分为四章;第一章绪论,介绍了船桥碰撞问题以及桥梁防撞设施的研究背景和研究意义,列举了国内外船桥碰撞的恶性事故,并且介绍了国内外专家学者针对船桥碰撞和防撞设施的研究概况;第二章以金马大桥的水文、航道等相关资料为基础,分析了船舶的撞击角度、撞击速度和撞击位置,确定了代表船型和碰撞工况,在ANSYS/LS-DYNA中建立船桥的有限元模型,计算得到船撞力,与各经验公式的结果进行对比分析,并通过有限元方法,计算得到桥梁的抗撞力;第三章基于船撞力和桥梁的抗撞性能,为桥梁设计了固定护舷型防撞设施,通过船撞防撞设施的ANSYS/LS-DYNA有限元仿真计算的结果,分析了防撞护舷结构的材料和板厚,船舶的不同撞击位置、撞击速度和船舶类型对防撞设施的抗撞性能的影响;第四章对全文进行了总结,并且对未来的研究工作进行了展望。