随着我国陆路交通和水路交通的发展，船桥碰撞事故日益增加，造成了大量的人员伤亡、经济损失、环境破坏和交通线中断等问题，并对桥梁的运行安全和船舶的航运安全产生了巨大的威胁。目前，对于大跨度斜拉桥的船桥碰撞研究还不完善，并且传统的防撞装置存在着一些弊端。因此，本文结合临港长江大桥工程，通过数值模拟进行了大跨度斜拉桥的船桥碰撞分析和防撞装置的性能研究。
　　首先，对船桥碰撞的研究理论进行了归纳分析，得到了船桥碰撞系统的撞击力和能量转换的规律。根据大桥桥区的通航标准，确定了船舶撞击的相关参数。根据桥塔和船舶的结构形式，采用非线性有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟了5000t和8000t级船舶正撞和侧撞桥塔的过程。通过分析得到了撞击力、能量、桥塔位移和应力的变化规律，并且在时程分析的基础上将船桥碰撞的过程分成了加载和卸载两个阶段，总结了这两个阶段的特点。
　　其次，分析了船舶撞击速度和船舶吨位对撞击力和能量的影响。结合经验公式和数值模拟的方法，得到了撞击力-撞击速度、撞击力-船舶吨位、船舶能量-撞击速度和船舶能量-船舶吨位的拟合曲线和拟合方程，并得到了撞击力和能量都与船舶撞击速度和船舶吨位是正相关的关系，通过经验公式进行辅助说明，验证模拟的合理性。
　　接着，在传统钢套箱的基础上结合FRP轻质、高强和耐腐蚀的优点，提出了钢-FRP自浮式箱型防撞装置(简称钢-FRP套箱)，并且介绍了它的结构设计。同时，建立了船-桥-防撞装置的碰撞模型，通过数值模拟的方式对裸墩、装配钢套箱和钢-FRP套箱的工况进行船桥碰撞的分析，得到了钢-FRP套箱装置在降低桥塔和船舶受到的撞击力、吸收船舶动能和减小结构损伤等方面的作用，证明了该装置的防撞效果。并且对比传统的钢套箱，钢-FRP套箱能降低更多的撞击力和能量，具有更好的防撞效果。
　　最后，对钢-FRP套箱装置的防撞性能进行参数影响分析。选择撞击力最大值、吸收能量和比吸能这三个指标对防撞性能进行评估。使用控制变量的方法，分别研究了钢和FRP厚度的分配、船舶撞击速度和船舶吨位对装置的防撞性能的影响。得到了钢和FRP的厚度分别是8mm和4mm时，在船速为5m/s~6m/s时速撞击或者3000t~5000t船舶撞击时，钢-FRP套箱装置的防撞性能比较好。