由于人口快速增长、经济发展以及气候变化导致的海平面上升，现代基础设施正在越来越多地扩展到沿海和离岸地区[1]。这一趋势还受到经济、旅游和地缘政治需求的推动[2]。然而，在这些环境中继续使用传统的钢筋混凝土（RC）引发了重大问题。即使在没有直接海水接触的情况下，RC结构也会因海水侵蚀而出现严重的耐久性问题，从而影响结构完整性[3],[4]。此外，离岸岛屿建设还面临物流挑战，包括长距离运输、高昂的运输成本、受天气影响的交付时间表以及有限的施工空间和设备，这些都严重阻碍了施工效率。
相比之下，沿海和岛屿地区拥有丰富的海水和海砂资源，这些资源在地质上与传统河沙相似。利用这些资源已被认为是解决淡水短缺和天然骨料枯竭问题的可持续方案。因此，海水海砂混凝土（SWSSC）已成为传统混凝土的可行替代品，而纤维增强聚合物（FRP）则为钢材加固提供了耐腐蚀的替代方案。SWSSC-FRP复合系统有效解决了海洋应用中的资源稀缺和耐久性限制问题。SWSSC[5],[6],[7],[8],[9]由海水、海砂、粗骨料、水泥和外加剂组成，其机械性能可与普通混凝土相媲美，同时具有更高的耐久性。FRP[10],[11],[12]通过在聚合物基体中嵌入纤维而制成，具有较高的强度重量比、耐腐蚀性和抗疲劳性、低密度以及优异的耐氯化物性能，特别适合在恶劣的海洋环境中使用。
由于梁是结构系统中最基本的承重元素，国内外都进行了大量关于FRP筋增强SWSSC梁的研究，以提高其在海洋环境中的耐久性和可持续性。大多数研究集中在用FRP筋替代传统钢筋，并用SWSSC替代普通混凝土，同时系统评估其结构性能。Jiang等人[13]提出了一种使用超高性能海水海砂混凝土（UHP-SC）作为永久性模板，并结合FRP加固和SWSSC填充物的复合梁，与传统SWSSC梁相比，这种配置分别提高了约79%的开裂荷载和27%的极限荷载。Wang等人[14]在持续荷载和亚热带海洋环境下进行了三点弯曲试验，证实了GFRP增强SWSSC梁在有限退化情况下仍能保持稳定的弯曲性能。Ren等人[15]进一步研究了室外暴露、加速实验室老化和室内条件下的梁的性能，发现自然环境和加速环境下的试样的极限荷载比室内试样高出10.3%至34.8%，而挠度则低6.5%至19.9%。然而，海水和海砂的加入并不总是有益的，因为一些SWSSC梁的极限荷载相比使用传统混凝土的梁降低了15.8%。
Liao等人[16]进一步研究了BFRP增强SWSSC梁的剪切性能，发现其弯曲刚度和剪切强度有所下降，变形也更大，表明需要提高延展性和刚度。为了解决FRP筋的低弹性模量和SWSSC与传统混凝土之间的性能差异，Deng等人[17]嵌入了GFRP管以增强抗弯性能，实验结果验证了这一策略的有效性。Wu等人[18],[19]引入了钢-FRP复合筋（SFCB），Que等人[20]随后将其应用于SWSSC梁中。这种方法显著提高了构件的延展性并产生了二次刚度响应。然而，仍存在诸如裂纹形成受限、裂纹宽度较大和裂纹高度较高等问题。此外，大多数系统仍然依赖现场浇筑和临时模板，这延长了施工周期，降低了其在需要快速部署的离岸岛屿项目中的适用性。
为了解决这些问题，研究人员开发了一种适应海洋环境的高延展性水泥基材料——海水海砂工程水泥基复合材料（SS-ECC[21],[22],[23],[24],[25]），该材料结合了海水、海砂、水泥、纤维和化学外加剂。当与同时充当永久性模板和整体加固构件的FRP型材结合使用时，所得到的复合构件显示出解决FRP筋增强SWSSC梁关键限制的潜力，包括刚度不足、变形过大、裂纹形成受限和裂纹高度较高等问题。Lin等人[26],[27]通过开发一种GFRP-SS-ECC复合板验证了这种方法，该复合板表现出优异的承载能力、更高的延展性以及适用于离岸岛屿和礁石环境中的快速施工。Liao等人[28],[29],[30]将SS-ECC与FRP筋结合形成结构梁，并系统研究了其基本力学性能。结果表明，这种配置在提高结构梁的延展性和刚度方面具有显著优势。
因此，为了解决当前FRP筋增强SWSSC梁系统存在的机械局限性和施工效率问题，并进一步扩展FRP-SS-ECC复合构件的设计框架，本研究提出了一种新型复合梁，该复合梁使用U形和槽形GFRP型材作为永久性模板和加固材料，内部填充SS-ECC。该系统结合了轻质、耐腐蚀、成本效益、高效和结构优化的优点，特别适合采用预制和现场浇筑相结合的混合施工方法，以满足快速海洋基础设施发展的实际需求，尤其是离岸岛屿和礁石的基础工程。本研究对其剪切行为进行了全面研究，旨在为高性能海洋基础设施提供理论支持和工程指导。
