薄壁箱梁因具有优越的受力性能而被广泛的应用在现代桥梁中，但箱梁的约束扭转情况较为复杂，尤其是在单索面斜拉桥体系中，斜拉索对主梁的抗扭作用较小。本文以大榭第二大桥为背景，采用试验研究与有限元理论模型研究相结合的方法对单索面钢箱梁斜拉桥发生扭转时的受力性能进行了分析。本文的主要工作：作为本文的理论基础，基于乌曼斯基第二理论，对薄壁箱梁发生自由扭转和约束扭转时因箱梁扭转产生的应力进行了推导和分析，推导出薄壁箱梁约束扭转微分方程并得到其通解。采用有限元模型方法，对大榭第二大桥成桥阶段和最大单悬臂阶段主梁的扭转性能进行了分析。结果表明，无论在哪种阶段，主梁在承受偏载活载时上下游竖向挠度和支座反力均存在较大的不平衡性，在设计荷载单幅加载工况下，支座反力较小的一侧甚至呈受拉状态；并且发现主梁因扭转作用而产生的扭转畸变正应力所占总的正应力比重较大，最不利截面的扭转畸变正应力与活载产生的弯曲正应力的比值达到295.2%，虽然扭转畸变正应力数值较小，但扭转畸变效应不可忽略。并对大榭第二大桥成桥阶段和最大单悬臂阶段在风荷载作用下的扭转情况进行了计算分析，结果表明，由风荷载引起的主梁扭转效应较为明显，索塔支座处也出现了受拉的反力，但由风荷载引起的主梁顶底板扭转畸变正应力的值均较小。针对大榭第二大桥扭转受力的复杂性，对其进行了荷载试验研究，对各个设计最不利荷载工况偏载荷载作用下各关键截面的挠度和应力进行了测试，并将实测结果与有限元模型结果进行了对比分析，结果表明，试验数据与有限元模型结果吻合良好。因此，在试验研究的基础上，可对实桥作进一步的有限元模型分析。同时为了得到影响主梁抗扭的因素，对钢箱梁进行了一系列系统的参数分析。