空间主缆自锚式悬索桥通过主缆和吊索形成一个三维的索系，在对竖向承载能力影响不大的情况下，大大提高了悬索桥的横向刚度和横向承载能力，这是近年来空间缆索悬索桥逐渐受到重视的一个重要原因。主缆由平面状态转变为空间状态的体系转换过程中，由于索鞍和吊索吊点对主缆的约束作用以及吊点力相对于主缆截面中心的偏心而产生的偏心扭矩的作用，造成主缆截面的扭转，而且，该扭转角度与预期的理论计算结果存在较大的差异，甚至在主缆上靠近主塔的位置会出现局部反扭的情形。本文以杭州江东大桥为研究背景，主要研究内容和成果如下：（1）进行了空间主缆扭转缩尺比例模型试验。参考国内外已有理论进行了物理量相似比例的推导，阐述了模型制作过程中一些细节问题的处理方法以及若干具体的试验实现手段，为成功进行模型试验奠定了基础；（2）研究提出用梁单元模拟主缆。考虑到一般的杆单元与索单元无法模拟主缆的抗扭性能，为了分析主缆的扭转力学行为，研究采用BEAM44单元则有可能。为论述该单元抗弯刚度的取值问题，本文建立考虑抗弯刚度的索结构的平衡方程，并进行了方程的求解，结果说明了抗弯刚度取值足够小的梁单元的受力特点接近于索单元这一现象。（3）建立主缆截面抗扭刚度与空间受力状态之间的解析关系。主缆受扭初始阶段，主缆的索股可以考虑为相互分离，截面的抗扭刚度很小。随着吊杆横向张拉的持续进行，索股之间会出现比较明显的挤压和错动效应，主缆的整体性得到增强，截面抗扭刚度增强。随着主缆扭转程度的不断加深，主缆抗扭刚度不断增大以此抵抗主缆的扭转，最终达到结构的扭转受力平衡。主缆的扭转变形的发展与主缆截面的抗扭刚度之间存在相互影响的耦合关系。主缆索股之间的相对错动可能导致其扭转角度和方向与将主缆截面当作圆截面进行计算得到的结果不同。本文将通过模型试验和数值计算验证这一判断的正确性。（4）本文试图得到主缆空间受力过程中扭转角度的计算图示，通过数学解析方法建立起主缆抗扭刚度与单元受力状态之间的关系。然后用ANSYS软件对模型吊杆张拉过程进行仿真计算，考虑主缆索股之间的挤压与错动效应计算了主缆的扭转角度。并将数值计算结果与试验模型结果进行了对比进而得到有价值的结论。