预应力碳纤维板加固构件的技术,近年来发展迅速。目前,其锚固装置虽然能起到加固构件的作用,却不能为张拉端碳纤维板预应力保持情况建立健康监测系统。如何更好地做到同时兼顾加固构件和安全健康监测为一体的监测系统,是结构加固监测领域面临的科学问题之一。为此,选择从碳纤维板锚固装置中的螺杆构件入手,耦合入光纤光栅建立健康监测系统,形成智能锚固装置,为解决张拉端碳纤维板预应力保持情况长期的健康监测和安全评估系统贡献绵薄之力。针对锚固装置的核心构件,两根螺杆为主线开展研究。采用理论计算和试验数值分析相结合的方法,设计了锚固装置组件,并通过试验验证了锚固体系中单根智能螺杆达到所设计上限荷载时,螺杆的受力与光栅应变的关系、智能螺杆监测的稳定性、可靠性以及螺杆的受力之与实际受力之比误差在3%以内测控的预期目标,为同类型自感知构件的研发提供设计方法和理论基础。具体研究工作包括:第一,根据螺杆的应变传递系数和环境温度变化,计算得出了螺杆的受力和温度升降的关联较小,受粘贴工艺影响较大,螺杆的受力主要是由于螺杆变形产生。理论分析了应变传递系数和环境温度变化对螺杆受力值的影响,据此推算出了螺杆的受力方程。第二,采取拉伸试验方法以单根智能螺杆为主体分析了8根螺杆的受力与光栅应变的关系曲线变化规律;拉伸至设计值180kN时,就螺杆的受力与光栅应变的关系,推导出了螺杆的受力与光栅应变的数学表达式,使计算螺杆的受力与实际受力之比误差在3%以内,满足设计要求,为后期试验螺杆的受力计算合理调整提供了理论指导。第三,采取循环拉伸试验方法,任选出4根智能螺杆进行50次循环拉伸试验,试验拉伸荷载值范围为24kN-140kN。在此基础上,建立了螺杆的受力与光栅应变曲线变化规律后进行分析,并就其伴随着循环次数的增加而光栅应变变化规律进行了研究,确定其可靠性和稳定性。第四,在单次和循环拉伸试验基础上,对试验梁上的四组8根智能螺杆进行四组单轴5次循环张拉试验,按张拉设计值为300kN。以智能螺杆为主线,碳纤维板、锚具及张拉台座等作为辅助设备进行试验,监测单轴张拉碳纤维板时是否存在偏心,偏心大小。最后,提出将碳纤维板智能锚固装置应用于加固混凝土梁的试验研究,通过锚固装置的核心构件,两根智能螺杆实现对张拉端碳纤维板预应力保持情况的监测方法,并将智能螺杆实测结果与智能碳纤维板计算结果进行了对比,误差在3%以内,满足设计要求。