玄武岩纤维增强复合材料(Basalt Fiber Reinforced Polymer,简称BFRP)凭借其轻质、高强、耐腐蚀等材料特性在土木工程结构中应用的越来越广泛,经过国内外对玄武岩纤维材料制品的数十年的研究,已经累积了大量的试验数据。本文将首先玄武岩纤维材料制品的性能数据进行收集分析,收集包括玄武岩纤维复合筋、玄武岩纤维片材、玄武岩纤维布、玄武岩纤维管、玄武岩纤维土工格栅等玄武岩纤维制品基本力学性能及在不同环境下的性能数据,以此建立一个玄武岩纤维制品数据库,基于建立的数据库重点对BFRP筋的性能进行分析并统计参数,根据分析所得结论即BFRP筋在海水环境下退化程度最低,适宜应用于海洋环境下。根据这一结论将BFRP筋应用于长期处于海洋环境下的人工鱼礁设计建造中,提出基于可靠度的人工鱼礁耐久性设计优化方法,并利用该方法设计出BFRP筋、GFRP筋再生海水海砂混凝土鱼礁,同时按照规范设计方法设计钢筋再生海水海砂混凝土鱼礁,依据设计结构建立有限元模型进行静力学试验分析,从而对比验证BFRP筋应用于人工鱼礁设计的可行性。最后,利用研究提出人工鱼礁设计方法进行BFRP筋混凝土人工鱼礁的装配化设计,并应于与实际工程中。本文的主要内容如下:(1)建立玄武岩制品的数据库,收集玄武岩制品的基本力学性能以及耐久性等数据。重点对BFRP筋进行分析,分析内容包括BFRP筋抗拉强度、弹性模量和延伸率的分布类型、分布区间等变化规律以及BFRP筋在酸碱盐溶液中的耐久性能,得到BFRP筋基本力学性能如抗拉强度、弹性模量、延伸率的主要分布区间,即BFRP筋抗拉强度在1000-1200(MPa),弹性模量在40-50(GPa),延伸率在2-2.8(%),除了得到BFRP筋的基本力学数据,还在BFRP筋耐久性方面得出BFRP筋在海水腐蚀下退化率低可应用于海工结构中这一结论,最后,根据数据库数据计算BFRP筋抗拉强度的统计参数以供下一章结构可靠性分析中设计变量统计参数的确定。(2)选择BFRP筋用于人工鱼礁结构的主要目的是增强人工鱼礁结构的耐久性,延长使用寿命,在设计时需考虑耐久性因素,同时从经济性角度出发建立基于可靠度的耐久性优化设计模型。设计时需要考虑BFRP筋、混凝土在海水环境中的退化,选取最适宜的BFRP筋以及混凝土的退化模型,然后对人工鱼礁承载力可靠度指标进行计算,最后按照框架优化设计方法进行优化设计。(3)按照第三章所提出设计方法设计制作出BFRP筋、GFRP筋混凝土人工鱼礁并利用规范中的设计方法设计钢筋混凝土鱼礁,按照所提出设计方法制作BFRP筋再生混凝土人工鱼礁、GFRP筋再生混凝土人工鱼礁,利用常规设计方法设计制作钢筋再生海水海砂混凝土鱼礁,制作出鱼礁后将其进行编号,并放置标准环境和海水环境环境中,分别对其进行水平推覆试验研究,根据试验现象及结果,对比三种材料人工鱼礁腐蚀前后的承载能力及变形能力等,检验BFRP筋、再生海水海砂混凝土用于鱼礁设计可行性。(4)最后,将BFRP筋、玄武岩网格板等应用于实际的工程中,第一个应用为海南大学海洋牧场课题组委托我方设计与制作服务于热带海洋牧场科研建设的装配式人工鱼礁。此装配式鱼礁为一种六棱台框架装配式鱼礁,筋材选用BFRP筋,混凝土采用再生海水海砂混凝土。第二个应用为以蜈支洲海洋牧场项目为背景设计制作并投放景观式鱼礁和珊瑚种植型鱼礁,分别采用BFRP筋、GFRP筋、钢筋作为筋材进行制作,投放后的工作效益非常好。