随着经济水平和工程技术的发展，在役钢结构不断的老化和出现损伤，为了保证结构能安全工作，延长其使用寿命，对钢结构的加固和修复势在必行。而更换受损伤构件会带来极大的浪费，更甚者会影响到结构的正常使用性能，另外，钢结构的损伤有局部性和多发性的显著特征，不可能使其一出现损伤就宣告退役。因此，最大程度的利用现有资源，寻求高效的、经济的钢结构加固修复方法是工程领域极具意义的技术问题，同时，也是关系到社会可持续发展的问题。预应力加固技术是目前钢筋混凝土结构中最为有效的加固方法之一。对钢结构采用预应力碳纤维板加固修复是一种高效、经济、实用的方法，有巨大的发展前景。本文旨在研究和开发用于加固钢结构的碳纤维夹片式锚具和其配套的预应力张拉锚固施工装置，并结合试验验证锚具及施工装置的实用性，提出可行性施工工艺。本文依托国家自然科学基金项目《预应力智能碳纤维板加固钢结构性能及监测技术研究》，主要研究内容和成果如下：（1）按照“一锚固、二安装、三张拉”的设计思路，利用摩阻原理，设计了一套用于加固钢结构的碳纤维板夹片式锚具和配套的预应力张拉锚固施工装置，并对整套装置提出了可行性施工工艺流程。（2）通过对夹片式锚具三个阶段的受力分析，得到：锚具预紧力的合理取值；为保证预紧完毕卸载后，夹片不致回弹，锚具能够自锁，夹片的倾角必须小于或等于锚板与夹片之间的摩擦角；为保证碳纤维板使用过程中不发生滑移，碳纤维板和夹片之间要有足够的摩擦力，建议在夹片的内侧涂抹金刚砂；设计夹片的倾角略大于锚板的倾角，以避免“切口效应”的发生；得出设计锚具的各部分尺寸计算关系，同时需满足强度要求σ₁-σ₃≤[σ]=σ_S/n。通过静力学分析和强度校核，建立了夹片式锚具设计的理论基础。（3）采用参数化设计，通过对碳纤维板夹片式锚具的有限元模拟，将碳纤维板受力时在锚固区的径向应力作为参考指标，设计锚具的长度、夹片的倾角、夹片与锚板的角度差以及预紧力等变化参数，对锚具的内部受力情况进行了数值分析，得到锚具设计参数的合理取值为：锚具长度100mm，锚板倾角2.0°，夹片与锚板的角度差0.2°，施加在夹片上的预紧力200MPa。（4）确定了锚具各部分尺寸，对其进行了强度校核且满足强度要求。对拟定的张拉装置的焊接尺寸进行焊缝验算，焊接强度满足要求。对3个碳纤维板-锚具组装件进行静载试验，试件极限荷载接近碳纤维板的极限强度，破断总应变接近碳纤维板的伸长率，表明设计的锚具有较可靠的锚固性能。设计的用于加固钢结构的碳纤维板夹片式锚具及其配套的张拉装置，经过理论分析和试验研究，实现了碳纤维板的成功锚固，形成了独特的预应力碳纤维板锚具系统。