CFRP具有轻质高强、抗疲劳、耐腐蚀等优良特性,常用于结构加固领域。传统的粘贴CFRP加固方式存在应力滞后、材料强度利用率低等现象,采用预应力CFRP加固可有效解决此类问题,但高效可靠的锚具系统是预应力成功施加的前提。因此,本文提出一种新型机械夹持锚具,适用于不同宽度和厚度的普通商用CFRP板材,主要研究内容为:(1)基于既有预应力CFRP锚具结构复杂、锚固力不足及疲劳性能研究较少等问题提出新的设计理念,优化楔形夹片的构造和界面性能,预估楔形构造的倾角范围,提出更加精确且易控制的锚具预紧方法;(2)对锚具系统进行数值模拟,分析锚具内CFRP板的应力分布及设计参数对其产生的影响,结果表明:在预紧荷载和张拉荷载共同作用下锚板横向弯曲变形,夹片压应力按45°角扩散,CFRP板压应力与主拉应力呈反向分布,剪切应力峰值出现在压应力梯度变化最陡的位置。锚板、夹片厚度对应力分布影响较小,出于安全考虑而不能忽略。预紧荷载、夹片界面摩擦系数、夹片切角长度及CFRP板宽度对应力分布影响很大,敏感性分析结果也表明这几类参数属于关键设计参数;(3)通过静载张拉、疲劳试验分别验证锚具的锚固能力及稳定性,试验结果表明:典型的锚固失效模式包括CFRP板滑出和破裂,锚具的锚固能力取决于夹片构造、螺栓预紧力及夹片-CFRP板接触面的摩擦系数。本次设计锚具的锚固效率达到90%以上,CFRP材料强度利用率高,锚具系统持力稳定、可靠。通过有限元分析和试验验证,本文设计的锚具理念新颖,构造简单合理,经济适用,锚固效果显著,对预应力CFRP锚具的发展具有一定的推动作用和参考价值。