随着我国桥梁建设事业的蓬勃发展和水路运输量的与日俱增,船舶与桥梁之间的冲突也在不断加剧,近年来船舶撞击桥梁事故屡有发生,进一步深入研究桥梁防船撞问题十分必要。桥梁防撞措施经过了近40年的发展,已发展出了多种不同形式,防撞套箱由于适用性强等优点,近年来在我国被广泛地运用。在实际工程设计中,防撞套箱的抗撞性能分析,目前主要采用精细有限元数值模拟方法,尽管其具有较好的准确性,但因建模与计算费时费力,将其用于防撞设计中往往极为繁琐,因此建立快速合理地估计防撞套箱性能的方法十分必要。另一方面,以往防撞套箱分析中水体介质常常被忽略,鲜有研究清楚阐明水体介质对防撞套箱性能的影响。因此,本文以典型的钢质防撞套箱（简称“钢套箱”）为对象,较为深入系统地探讨了快速估计防撞钢套箱性能的简化计算方法,以及水体介质对船-桥碰撞、船-防撞装置-桥三者相互作用过程的影响,主要内容及结论有:（1）以船-船碰撞解析研究为基础,分析了钢套箱竖向外板、横肋、竖桁等构件的变形机理与破坏模式,结合不同船艏外形撞击下的钢套箱受力情形,建立了典型的碰撞场景模型,提出了同时适用于带球艏船舶、楔形艏船舶撞击下钢套箱抗撞性能的解析计算方法。采用提出的解析计算方法,计算了固定式钢套箱在不同船舶外形撞击下的撞击力-撞深曲线,通过与精细有限元分析结果对比,表明了本文提出的解析计算方法其结果与精细有限元分析计算结果吻合较好,证明了该解析计算方法的有效性。（2）从能量及能力保护角度出发,提出了适用于自浮式钢套箱设计的简化分析方法,快速计算了船舶不同撞击速度、钢套箱钢板不同厚度、钢套箱内外竖版不同间距下的钢套箱撞深、船首撞深及峰值撞击力,分析讨论了钢套箱设计参数对撞击力-撞深关系变化的影响。通过与精细有限元分析结果对比,表明:提出的方法能够合理估计峰值碰撞力、套箱和船舶的撞深,为简化高效估计钢套箱性能提供了基础。（3）探讨了有限元程序中的流体-结构耦合算法,建立了一系列流固耦合测试模型,以探究数值模拟中流固耦合的关键性技术,包括不同单元算法、材料定义、耦合算法定义、流体初始静压、流体边界设置等。对渗漏问题进行了分析,通过部分测试模型的计算结果,讨论了控制渗漏的方法,明确了程序中一些参数设置的主要影响。（4）基于LS-DYNA程序中流固耦合算法关键技术,采用任意拉朗格日-欧拉算法对全尺度船桥碰撞问题进行了考虑流体-结构耦合影响的数值模拟分析,结果表明:流体在船桥碰撞过程的影响较为有限。在此基础上,分析了考虑流体-结构耦合影响的船舶、桥墩及钢套箱三者相互作用问题,结果表明:考虑流体-结构耦合作用后,钢套箱与桥墩之间的接触关系得到了有效改善,流体的阻碍作用较大程度地削弱了二者之间的初始拍击力;船舶、钢套箱接触过程中峰值撞击力稍有增大,出现时间稍晚,且不同吃水深度下的撞击力时程曲线也有所差别,整体而言流体并未对钢套箱耗能能力产生较大影响。