在桥梁向大跨径、轻型化方向发展的进程中,斜拉桥以其独特的优点成为大跨径桥的理想桥型。斜拉桥造型多样化的特点也使其具有很强的竞争力。许多造型独特的斜拉桥成为功能与景观的标志性建筑,为城市的和谐与美增添光彩。独塔无背索斜拉桥是近年来发展起来的一种造型独特的斜拉桥,结构及受力复杂。作为高次超静定结构,斜拉桥在施工和运营过程中,许多关键部位都处于极复杂的应力状态下。常规的结构分析方法无法对其复杂的应力状态进行分析。为保证设计的安全性,必须进行三维应力分析。本文以伊通河独塔无背索斜拉桥为工程背景,用大型通用有限元软件ANSYS对其主梁进行了三维应力有限元分析。同时进行主梁模型试验,分析其受载性能。有限元计算与模型试验分析相互补充,相互验证。在有限元分析中,为分析比较吊索点中间截面撑杆和其中预应力对主梁应力分布的影响,分别建立了中间有拉杆和没有拉杆两种模型。为分析比较各种荷载对主梁应力分布的贡献,有限元计算一共分为12个工况来考虑。自行设计和制作了有机玻璃主梁模型,用自行设计的传感器来控制索力和预应力的施加。模型试验一共实现了4个工况的模拟。本文利用APDL参数化语言实现了ANSYS建模、施加荷载与求解和结果后处理的批处理,编写了相应的前后处理宏文件,提高了有限元分析前后处理的速度。有限元计算和模型试验两种分析方法总结出的应力分布规律相吻合,说明两种方法得出的结果真实可靠,为该桥的改进和修正设计提供了充分的依据,这些规律和特点也可为其他独塔无背索斜拉桥的设计起到参考借鉴作用。本文最后对全桥进行了动力学特性分析,得出了该桥的相关动力特性参数,为该桥的稳定性设计提供重要参数。