随着内陆地区铁路公路交通建设的发展和内河航道船舶运输量的上升,内河船舶与桥梁碰撞事故发生的概率正在不断增大,船桥碰撞事故危及桥梁的结构安全和通航船舶运营安全。桥梁防船撞设计是工程设计建造必须解决的安全课题,现有的分析理论和设计规范在船桥碰撞响应分析、撞击力模型、桥墩防撞技术等重要基础问题的研究还存在不足。在总结分析既有研究成果基础上,采用有限元数值分析方法,对内河船舶与桥墩斜向碰撞过程的复杂动力响应进行数值模拟研究,基于数值分析结果提出了一种结构简单、维护方便的防船撞装置。本文首先结合实际工程参数,建立了跨内河航道铁路桥梁重力式桥墩结构、公路桥梁柱式桥墩结构和内河航道900吨级散货船的全尺寸有限元模型。同时,为分析土体对桥墩结构的影响,分别建立了重力式墩、柱式墩与船舶碰撞的桩土耦合有限元模型,通过数值模拟分析土体的影响,计算表明桩土耦合模型的计算精度高于桩基嵌固模型。其次,考虑动水压力作用,分别对重力式墩、柱式墩结构与900吨级散货船舶在四种碰撞角度以及五种碰撞速度共20种碰撞过程进行有限元数值仿真,桥墩动力响应计算结果表明,随着碰撞角度的减小,碰撞过程的持续时间有明显缩短的趋势;碰撞角度对碰撞力的最大峰值没有影响,即在相同碰撞船舶与碰撞速度的条件下,碰撞角度对碰撞力影响微弱;随着碰撞角度的减小,碰撞力的均值有明显增大的趋势;随着碰撞速度的增大,碰撞过程的持续时间有明显增加的趋势,碰撞力的最大峰值与均值均会相应地增大。最后,结合内河航道通航环境,提出了适用于公路桥梁柱式桥墩并含有类蜂窝结构吸能盒部件的附着式可旋转防船撞护筒方案,并通过对比有无防船撞护筒条件下墩柱与船舶碰撞过程中的碰撞力时程曲线、形变能时程曲线以及船舶最大变形,验证该防船撞装置的吸能效果,其中船舶碰撞力减小70%左右,桥体和船体结构都得到了一定的保护。