冲刷、船撞是造成跨航道桥梁破坏的主要原因。冲刷的桥梁会因为船舶撞击而造成更为严重的损伤,但目前鲜有相关研究。本文以冲刷桥墩-驳船碰撞试验为基础,跨航道桥梁为研究对象,研究冲刷和船撞共同作用对桥梁结构动力响应及船舶撞击力的影响。(1)冲刷桥墩-驳船碰撞试验研究。制作试验驳船和桥墩,通过冲击碰撞试验,研究冲刷深度对撞击力、桥墩位移的影响。以冲刷桥墩-驳船碰撞试验为基础建立有限元模型,将有限元数值计算结果与试验实测值进行对比,并进行相对误差和绝对误差分析。结果表明:冲刷深度对撞击力和桥墩位移的影响与碰撞试验规律一致,有限元数值计算结果与试验位移实测值相吻合。采用土弹簧法模拟桩土相互作用时发现,在确保计算结果准确的同时,可以有效降低计算成本,提高计算效率,为全桥有限元模型中采用土弹簧法模拟桩土相互作用提供可靠依据。(2)冲刷和船撞共同作用下连续梁桥的结构动力响应研究。以三跨连续梁桥为研究对象,根据AASHTO规范建立驳船有限元模型,研究在驳船撞击作用下,刷深度对撞击力、船艏撞深及桥梁结构动力响应的影响。计算结果表明:当驳船速度和吨位一定时,冲刷深度对驳船最大撞击力的影响很小,但对船艏撞深影响较大。例如,当驳船吨位为567吨,撞速为2.06m/s、3.09m/s时,船艏的最大撞深及残余撞深随冲刷深度加深逐渐减小。桥墩位移和桩身变形随着冲刷深度的加深而逐步增大。例如,567吨驳船以3.09m/s速度撞击9m冲刷深度下的桥梁时,墩顶水平位移最大值为13.38cm,比无冲刷工况下提高约64%。(3)冲刷和船撞共同作用下斜拉桥的结构动力响应研究。以跨海双塔双索面斜拉桥为研究对象,研究冲刷和球鼻艏货轮撞击共同作用对撞击力、船艏撞深及桥梁结构动力响应的影响。计算结果表明:当货轮速度和吨位一定时,冲刷对球鼻艏货轮的最大撞击力影响很小,但对船艏撞深影响明显。例如,当撞速为1.03m/s 时,无冲刷下的最大撞深约为0.37m,而20m冲刷下则约为0.32m,下降约14%,最大撞深和残余撞深均随冲刷深度的增加而减小。冲刷深度的加深会显著增加承台位移和桩身变形程度。例如,在2.06m/s撞速工况下,20m冲刷深度的承台水平位移最大值约为0.08m,是无冲刷工况下的4倍。冲刷深度对桥塔的局部损伤影响较大,冲刷的加深会增大桥塔的局部损伤面积,速度的增大则会加重承台受撞区域的损伤程度。研究成果可为跨航道桥梁结构抵御冲刷和船撞双重灾害共同作用提供方法和理论依据,具有重要的理论价值和社会经济效益。同时建议在评估桥梁在冲刷和船撞双重灾害共同作用下的安全性时,除了撞击力之外,还应将桥梁中重要构件的位移和变形作为安全性评估的重要指标。