山区桥梁因为地处地质条件恶劣的山区,时常受到各种地质灾害的影响,特别是滚石撞击对桥梁的安全构成了严重威胁。近年来已发生多次由于滚石撞击造成的重大桥梁损伤事故,桥墩防滚石撞击问题也引起了人们的重视。为了提高桥梁的抗滚石撞击的能力,确保山区桥梁在运营期间的安全性,本文以某山区桥梁空心薄壁墩作为研究对象,仿真分析了滚石与桥墩碰撞的动态过程以及影响撞击力大小的几个主要因素。提出了一种针对桥墩防滚石撞击的防撞装置,且分析了该防撞装置的防撞性能。本文通过采用ANSYS/LS-DYNA分别仿真分析了滚石与桥墩碰撞的过程和滚石与带防撞装置的桥墩碰撞的过程。全文的主要研究工作如下:1)分析数值仿真在桥梁碰撞问题中的应用,并列举了几种仿真分析中常用的混凝土本构模型,最后对混凝土本构模型进行了比较分析。2)建立滚石和桥墩的有限元模型,仿真分析滚石与桥墩碰撞的动态过程,获得了桥墩在碰撞中的动力响应,撞击力的时程曲线,桥墩应力时程曲线、桥墩应力云图。3)分析影响撞击力的主要因素,研究它们与撞击力之间的关系。为桥梁防滚石撞击的初步设计提供参考。4)总结现有桥墩防船舶撞击的防撞装置,并分别分析它们的优缺点及适用场合,最后提出一种安全、耐用、经济的桥墩防滚石撞击的防撞装置。5)建立滚石、桥墩和防撞装置的有限元模型,仿真分析滚石与防撞装置碰撞的动态过程,获得碰撞过程中防撞装置吸收能量的时程曲线,滚石动能时程曲线及防撞装置的损伤与变形图。最后论证所提出的防撞装置的有效性。6)通过改变防撞装置的结构构造尺寸,研究尺寸的变化对防撞性能的影响。