我国城市桥梁由于建设年代不同,建设水平和标准不同,桥梁桥面系安全防护设施设置种类和形式多样,防护能力各不相同。随着经济社会不断发展,车辆载客量增加、载重量增大,速度提高,社会公众对城市桥梁行车安全防护能力提出了更高的要求。城市桥梁桥面系安全防护设施改造,是一项系统工程,因桥、因地各不相同,桥梁类型不同,改造、维修的方式也不相同,因此对城市桥梁防撞护栏的改造提升的研究便显得尤为重要。本文依托国家重点研发计划课题“城市典型交通基础设施运维安全关键技术研究”（No.2017YFC0806001）,主要研究工作和结论如下。1、研究了既有桥梁防撞护栏的防护性能,进行了三种代表性车辆与既有桥梁护栏的有限元碰撞模拟。结果表明三种代表性车辆与既有桥梁护栏碰撞后,车辆均骑跨护栏,既有桥梁防撞护栏高度和锚固强度不足,护栏并不能阻挡车辆骑跨护栏。2、研究了护栏立柱截面、锚固方法、立柱底板厚度等对护栏防撞性能的影响。实心球与护栏的碰撞数值模拟结果表明:埋入式护栏在吸能和变形方面均优于螺栓锚固护栏;工字形截面立柱在变形和吸能方面均优于矩形截面立柱;工字型护栏立柱厚度为10mm,底板厚度为20mm能够兼顾吸能和位移;对护栏立柱进行改进,碰撞结果表明改进后的立柱能够改善立柱底板的受力,并且有效提升护栏的缓冲性能,降低立柱最大动态位移。3、对改进后的护栏进行优化设计,选取了立柱间距、立柱厚度、缓冲块厚度及横梁厚度四种影响因素进行正交优化试验。对正交试验结果分析得出护栏的最佳尺寸组合为:护栏立柱间距1000mm,护栏立柱厚度11mm,横梁厚度为6mm,缓冲块的厚度为5.5mm。进行了最优性能护栏与小轿车、货车和公交车三种车辆的碰撞数值模拟,结果表明优化后的护栏具有较好的防护性能。4、对碰撞过程中护栏变形特点进行了分析,探索不增加自重情况下提高护栏防护性能的方法。采用控制防撞护栏立柱破坏点的方法,将护栏立柱改进为双腹板截面,并改进了立柱底板螺栓锚固方式。碰撞结果表明,改进后护栏的变形、受力和导向功能上都优于原型结构,将改进后的护栏分别与轿车、公交车和货车进行了碰撞模拟,结果表明护栏的阻挡功能、缓冲功能和导向功能等均满足要求,改进后的护栏能提升防撞护栏的防护性能。5、以城市桥梁防撞护栏提升改造项目实例作为依托工程,对城市桥梁防撞护栏进行了改造,对改造的护栏提出尺寸、间距和锚固等相关要求,改造后的桥梁护栏在不增加自重的情况下提升了其防护性能,桥梁护栏改造提升效果达到了预期,为其他类似护栏改造提升工程提供了借鉴。