1.2.1新型海工材料研究现状
1.2.1.1 改性海水海砂混凝土
为了解海水海砂混凝土的工程适用性，找出其在使用过程中与普通混凝土的差异，国内外学者针对海砂混凝土的工作性能、力学性能及耐久性进行了大量研究，得到了不少成果。刘伟等采用原状海砂、淡化海砂和河砂配制了强度等级为C20~C80的混凝土，对比分析得出海砂中少量的氯盐和贝壳不会影响新拌混凝土的工作性。Dhondy等发现海水海砂代替淡水河沙可以用于混凝土的制备，并对混凝土的强度影响不大。Wegian发现海水海砂中过量氯盐的存在会对海水海砂混凝土的抗压强度造成危害。秦斌认为从长期效果来看，普通混凝土与海水海砂混凝土的抗压强度无明显差异。Shah等发现经过28d养护，海水海砂混凝土抗压强度能达到最大，但相比普通混凝土其强度有所降低，海水海砂混凝土的抗压强度与龄期呈反增长的趋势。
然而，海砂中的氯盐含量超标不能直接用作建筑集料，为了降低海砂中的氯离子含量，国内外学者开展了广泛研究。Cheewaket等通过用掺入0%、15%、25%、35%和50%的粉煤灰替代硅酸盐水泥，研究粉煤灰的掺量对的Cl-固化能力，结果表明，随着粉煤灰掺量的增加，混凝土的抗Cl-固化能力增强，并经过长达7年的测试，证实了粉煤灰替代作用的稳定性。王云通过制备抗氯离子侵蚀的缓释型超保坍减水剂以及优化海砂混凝土各项性能的多功能优胶剂。通过试验发现，多功能优胶剂的使用能够减少混凝土中的氯离子含量和提高混凝土的强度。Sun等通过在保护海岸混凝土材料中添加粉煤灰、矿渣、硅灰等矿物掺合料以及聚丙烯纤维，得到在干湿循环和氯离子耦合侵蚀的环境下经过120d后的混凝土抗压强度呈现先增加后减小的趋势。这可能是因为前期氯离子未渗透到混凝土内部，致使抗压强度增加。Xiong等通过研究在混凝土添加玻璃纤维或膨胀剂，得到海水海砂混凝土的强度提高约16%。Zhao等研究了聚乙二醇(PEG)对水泥砂浆中的Cl-固化能力，结果表明，虽然聚乙二醇(PEG)的加入能够抑制Cl-对钢筋的腐蚀作用，但是会对砂浆的耐久性能产生不利影响。严飞东将超细水泥作为改性材料，研究得到改性后珊瑚骨料海水海砂混凝土的扩展度和塌落度降低，黏聚性及保水性增加；随着珊瑚骨料替换率的增加，珊瑚骨料海水海砂混凝土的强度和延性不断减小，并对其抗拉强度造成较大影响，抗弯强度影响不明显。姚运航发现掺入聚甲醛纤维（POM）的掺入海水海砂混凝土能够明显改善海水海砂混凝土的早期开裂效果，当POM的掺量在体积分数的0.6%时，能够对海水海砂混凝土的抗压、劈裂抗拉、抗折强度各提高17.7%、20.3%、9.3%。Chang等研究了偏高岭土(MK)在水泥砂浆中与氯离子的结合能力，从试验结果表明，MK的掺入能够较好的约束水泥砂浆中氯离子含量的增加。
综上所述，通过加入掺合料和其他外加剂对海水海砂混凝土进行改性，能较好地降低海砂中的氯离子含量，因此，本研究使用氯离子固化剂对海水海砂混凝土进行改性，以探究改性海水海砂混凝土在海洋工程结构中的应用。
1.2.1.2 高抗蚀钢筋
海洋环境下氯离子的扩散速率和钢筋的耐蚀性决定海工筋材在混凝土结构中的腐蚀进程，而普通钢筋耐蚀能力有限，容易遭受腐蚀，会降低钢筋混凝土的握裹力和耐蚀性能。为了解决钢筋锈蚀问题，国内外学者对高抗蚀钢筋开展了大量有益研究，取得了丰硕成果。
对于高抗蚀钢筋的力学性能研究，Wang等将以J55为基体，加入Cr和Al元素进行融合的改性合金钢浸泡在3.5wt.%NaCl的溶液中评价改性合金钢的腐蚀性能，结果表明，改性合金钢比J55钢和低铬钢具有更好的耐腐蚀性及更低的点蚀深度。Liu等将HRB400钢为基体并掺入Cr制备出改性合金钢浸泡在35℃环境下含有10wt.%NaCl溶液中观察到，改性合金钢比HRB400钢具有较低的腐蚀速率。刘明等通过模拟海洋Cl-侵蚀下的周浸试验，发现普通HRB400钢筋以整体均匀腐蚀为主，而Cr合金化HRB400钢筋则为局部腐蚀，Cr可以显著提高其抗海水腐蚀性。冯兴国等通过分析普通低碳钢筋在普通混凝土内的耐蚀性与普通低碳钢筋、304不锈钢筋和2205双相不锈钢筋在珊瑚混凝土中的耐蚀性，发现普通低碳钢筋在珊瑚混凝土中锈蚀速率约是在普通混凝土中的两倍，不锈钢筋在
珊瑚混凝土中锈蚀速率则明显低于普通低碳钢筋在普通混凝土中锈蚀速率。Zhang等在钢筋中加入少量的Cr和Al元素进行氯离子腐蚀50天后，得到Cr1和AlCr1对抵抗氯离子的腐蚀性能分别提高47.65%和67.79%。El-Hassan等发现将GFRP筋在60℃和25%持续抗拉荷载作用15月后，其抗拉强度明显下降。Zhang等将GFRP筋在80℃盐溶液中浸泡90d后，应力水平为0%、20%和40%的试样的强度保留率分别为67%、62%和55%。Lu等研究GFRP筋在40度和60度温度下以及40%极限抗拉强度下经过海水浸泡120d后，钢筋的抗拉强度几乎为零。
对于高抗蚀钢筋在海工结构中的应用，Cramer等指出海工桥梁结构使用不锈钢筋会增加大约10%的成本，但在百年寿命周期内综合成本反而会减少50%。Pan等为确定钢筋腐蚀导致混凝土开裂的时间，将低合金钢和普通钢筋分别埋置在湿盐海水海砂混凝土环境中，采用电流加速低合金钢与普通钢筋腐蚀的方法并结合数字图像处理技术，分析在海水海砂混凝土保护层下两种钢筋的开裂时间与位置。结果表明，低合金钢的腐蚀产物相对比普通钢筋更少，运用数字图像处理技术也确定了混凝土开裂时间并通过模型验证了其准确性。
综上所述，目前对于高抗蚀钢筋的研究主要集中于钢筋自身的力学性能，对于高抗蚀钢筋在海工结构中的应用较为欠缺，因此，需要开展高抗蚀钢筋在海工结构中的应用研究。
1.2.2 海水侵蚀钢筋混凝土结构研究现状
为了研究海水中的氯离子在混凝土中的扩散及侵蚀过程，国内外较多学者分别采用盐雾侵蚀、干湿循环氯盐腐蚀及氯盐溶液浸泡等方法进行加速腐蚀。其中，采用干湿循环法可以较为真切地模拟潮汐区混凝土结构的侵蚀情况。
对于海水侵蚀后结构的耐久性研究，杨小平等、袁承斌等对后张预应力构件进行四点受弯加载试验，而后将构件放置在5%盐水中浸泡60d，取出自然干燥270d，通过测定混凝土的电阻率来反应钢筋锈蚀速率的大小，发现裂缝宽度与保护层厚度的比值对预应力混凝土结构耐久性的影响比较明显。Wang等进行钢筋混凝土梁浸泡试验，试验发现混凝土受拉区的氯离子浓度明显高于受压区。在较高荷载水平作用下，钢筋更早发生初锈，腐蚀电位和腐蚀机率随之提高。Win等对受弯开裂的RC梁进行了氯盐侵蚀试验，发现裂缝周围氯离子侵入混凝土内部的深度是没有裂缝位置的两倍左右，且提高水灰比、浓度和裂缝宽度(0.1mm以上)能较大程度提升氯离子的侵入速度。
对于海水侵蚀后结构的力学性能研究，陆春华进行了弯曲荷载和干湿循环共同作用下钢筋混凝土梁氯盐侵蚀试验，研究裂缝宽度对钢筋锈蚀的影响，发现当裂缝宽度超过0.1mm时，裂缝表面氯离子会通过裂缝进行二维扩散，使得裂缝周围截面的氯离子含量增大。陆春华等进行钢筋混凝土梁干湿循环试验，发现裂缝处将混凝土内氯离子的渗透速度有所加快。而裂缝周围混凝土内的氯离子传输性能会受到裂缝和混凝土拉应力的共同影响。Ye等进行钢筋混凝土梁干湿循环试验，发现拉应力和较高的压应力对氯离子在混凝土内部的传输性能有促进作用，而较低的压应力水平对氯离子的传输性能起抑制作用。蔡健等通过干湿交替试验研究了弯曲荷载及预应力共同作用对氯盐侵蚀进程的影响，认为低荷载作用下，预应力作用减少了氯离子扩散系数的增大效应，随弯曲荷载增大，预应力对混凝土抗氯盐侵蚀能力的影响减弱。王涛等研究了长周期干湿交替环境对预应力CFRP加固RC梁的抗弯性能影响，发现干湿交替70次、140次、280次后，试件的极限荷载下降比例分别为8.3%、15.7% 以及23.7%，跨中极限挠度下降比例分别为8.4%、30.6%和33.2%，延性系数分别下降了7.6%、37.9%和41.5%；CFRP极限应变在经历了280次干湿交替后减少了48%，材料利用率大幅降低，且加固试件脆性破坏现象更加明显。陆春华等对10根海工混凝土梁进行了氯盐干湿循环作用30次后的受弯性能试验，发现对于仅进行氯盐干湿循环的梁，其荷载－挠度曲线发展与对比梁类似，且极限弯矩略有提高；对于氯盐和重复荷载共同作用下的梁，随着重复荷载水平的增大，梁的受弯裂缝开展及破坏形态未发生明显的变化，但其极限弯矩却出现了明显退化，同时梁的变形能力及其延性性能均呈现大幅下降。
综上所述，目前关于海水侵蚀混凝土结构的研究主要集中于结构的耐久性及结构在静态下的力学性能，而对于结构在动态下的力学性能有所欠缺，因此，需要开展海水侵蚀后结构在动态下的力学性能研究。
1.2.3
建筑结构抗冲击性能研究现状
为了了解建筑结构受到撞击后的动态力学性能，国内外学者针对钢筋混凝土结构开展了广泛的抗冲击性能研究。Bentur等进行了钢筋混凝土梁的落锤试验试验，结果表明在荷载刚刚施加到梁上时，惯性荷载占总荷载比重很大，在总荷载达到峰值时，惯性荷载占了约2/3。Kishi等用落锤试验机对27根RC简支梁进行了低速冲击试验，发现在设计冲击荷载作用下，无抗剪钢筋的RC梁会发生剪切失效，为使得结果更加安全，建议动力响应系数取1.5，能量吸收率取0.6。Soleimani等对12根RC梁进行了静载和落锤加载试验，发现所有梁均发生弯曲破坏，冲击力时程峰值快于抗力时程峰值出现，而惯性力占总冲击力的74%~97%，抗冲击承载力随冲击初始速度的提高表现出先增大后趋于某一稳定值，平台值大约为静承载力的2.3倍。Fujikake等对三组12根混凝土梁进行低速冲击试验，发现纵筋配筋率对冲击荷载下钢筋混凝土梁的破坏形态有明显影响，较低纵筋配筋率下梁体呈现整体弯曲破坏，而较高配筋率下梁体除了整体弯曲破坏外还出现了明显的冲击点局部破坏。受压钢筋配筋率对于冲击点局部破坏程度有影响，采用较高配筋率可以显著减轻局部破坏。Tachibana等对8根钢筋混凝土梁进行落锤抗冲击试验，研究的因素包括梁跨、梁截面尺寸和配筋率，分析了落锤冲击能量、冲击力时程曲线、构件耗散能量、梁弯曲变形情况和破坏形式。Chen等利用落锤试验机研究了一系列RC梁、板构件，在大质量、低速度冲击荷载作用下的动力响应，所得试验结果为RC构件在冲击荷载作用下的的动力响应提供了重要的试验数据。王刚对钢筋混凝土柱进行抗落石撞击试验，试验中使用不同质量，不同接触截面的混凝土块模拟落锤冲击混凝土柱，得出了在相同质量之下不同撞击接触面形式所造成损伤程度明显不同，而在采用同一种撞击面的条件下，损伤面积和深度总体上均随着试块质量的增大而增大。曾翔等为探索在冲击荷载作用下钢筋混凝土抗冲击性能，利用冲击试验机对简支配筋梁及无腹筋钢筋混凝土梁进行试验研究。分析了不同冲击锤重，冲击速度和冲击能量及二次冲击下钢筋混凝土梁抗冲击行为。Adhikary等通过对24根梁进行不同速率的加载发现，随着加载速率的增加，钢筋混凝土梁剪能力增加，试件的极限抗剪承载力也随着配筋率的增加而增加。与静载相比，在较高的加载速率下，抗剪加固对提高深梁的刚度有一定的作用。王慧等[进行了8根钢筋混凝土梁的撞击试验，对比分析了设置缓冲装置前后试件撞击动力响应的变化。试验表明设置有缓冲装置的试件动力响应有大幅度降低，且运用能量守恒原理和动量定理，建立可设置缓冲装置后作用于简支梁的撞击力计算公式。Pham等通过数值方法研究了塑性铰和边界条件对钢筋混凝土梁在慢冲击速度事件下的行为的影响。数值计算结果表明，边界条件对较长梁的撞击力影响不大，但对位移和损伤影响较大，且残余位移比峰值位移对边界条件更为敏感。Zhao等]通过接触定律、能量守恒原理、脉冲动量定理和波动理论提出了一种方法来预测钢筋混凝土梁在冲击荷载作用下的峰值响应，并证明冲击力峰值与冲击能量成正相关。袁健等[对18根钢筋混凝土梁进行单调加载，探究不同加载速率下钢筋混凝土梁抗剪性能的变化，并
