随着交通运输业和经济建设的蓬勃发展，横跨江海的大型桥梁越建越多，越建越长，越建越大；运输结构调整的不断推进和深入，通行船只的尺度也不断增大；另外航道技术的进步和航道通行条件的改善，使得船型增大成为可能，航道内船只的航行速度也随着不断调高。这些都将增加航行于航道内的船只撞击桥梁的概率和后果。另外，随着船舶运输危险品呈增长趋势和恐怖主义的盛行，船撞桥的问题进行研究的意义要比原来所认识的更加重大。桥墩防护装置作为一种经济有效的防护措施，被世界上越来越多的专家广泛研究。探索开发抗冲击性能优良的新型结构和新材料改进防护装置也是必然趋势。夹层结构以其优良的抗疲劳性、抗冲击等性能，在交通、航空、军事领域中得到了广泛的应用，在改善桥墩防护装置的研究中还未涉及。在此基础上本文的研究工作及结论主要如下：（1）在阅读了大量的文献资料的基础上，深入了解并归纳了船桥碰撞问题的研究现状、热点及难点。（2）根据碰撞力学计算理论和非线性有限元理论，借助显示瞬态非线性有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对船与防护装置及桥墩之间的碰撞进行动态仿真模拟，研究碰撞过程中桥墩、船舶、防护装置的损伤变形，撞击船与防护装置之间碰撞力的变化，能量转换等力学现象。结果表明：船-防护装置碰撞过程遵守能量守恒定律，船舶的动能主要由防护装置和船艏以塑性变形能的形式吸收。通过设置防护装置大幅减小了碰撞力，起到了保护桥墩的作用，同时撞击船舶的损伤变形得到了控制。（3）讨论非线性有限元数值仿真中涉及的基本理论和关键技术。重点研究了聚氨酯夹层板的力学性能和材料性能，以及通过采用数值模拟的方法优化夹层板结构参数。结果表明：聚氨酯夹层板轻质高强，在碰撞过程中各构件吸能均匀，材料利用率高，耐撞性能好；同时通过优化夹层板结构参数可以提高其耐撞性能。（4）研究用钢-聚氨酯夹层板改善后的桥墩防护装置的耐撞性能，以及对船舶的保护作用。结果表明：改进后的防护装置很好的利用了夹层板优异的耐撞性能，碰撞过程中减小了碰撞力，改善了防护装置的吸能能力，进一步减小了撞击船舶的变形损伤，保护了船舶。