独柱墩曲线箱梁桥适应道路线形变化、占用空间少、节省工程材料，在中小跨径范围内得到了广泛的使用。近年来，该种桥型多次出现倾覆事故，国内对其抗倾覆性能仍缺乏足够的研究，规范也仅在“征求意见稿”中给出了抗倾覆性能的计算方法。本论文通过建立有限元模型对一座实桥的抗倾覆性能进行验算，总结该桥倾覆机理，计算临界状态下的安全系数，与规范计算结果对比，进一步对多种桥型进行研究，探讨规范“征求意见稿”中抗倾覆计算方法的适用性，并比较了五种优化设计方法对抗倾覆性能的改善效果。　　首先选用ANSYS软件建立实体有限元模型，考虑几何非线性、材料非线性及接触非线性，选择合理的本构关系模型，研究偏载作用下该桥的倾覆机理。有限元计算结果表明，该桥主梁和桥墩强度足够，倾覆主因为偏载过大导致支座支承体系破坏，计算结果与实际情况比较吻合。定义三个临界倾覆状态，对比各临界倾覆安全系数与规范计算安全系数，发现在多种荷载模式下，采用规范法计算得到的安全系数均偏高，易使设计人员高估该桥抗倾覆能力。　　其次，对多个不同曲线半径及边中跨比例的独柱墩桥进行抗倾覆稳定性验算，分析倾覆过程中梁体转角和支座反力的变化。研究表明，边墩外弧侧支座和中墩单点支座连线重合时，安全系数最小，小曲线半径独柱墩桥具有较高的安全系数，且规范计算结果与有限元分析结果较吻合，对于大曲线半径桥，规范计算结果远高于有限元计算结果。截面形式和跨径相同的独柱墩桥，边中跨比例越小，抗倾覆安全性能越低。　　最后，总结现阶段常用的独柱墩曲线箱梁桥抗倾覆优化设计方法，建模分析五种常用方法的效果。结果表明，提高独柱墩桥上部结构的刚度能够减缓荷载加载后期其转角增大的趋势。增加上部结构重量，改善支座布置均能有效提高抗倾覆性能，增设抗扭支座效果最优，其次是设置支座预偏心。