超长预应力混凝土矩形水池广泛应用于工业与民用供水工程中，是我国国民经济建设中一项不可缺少的构筑物。但是国内外目前在超长预应力混凝土矩形水池的计算理论和设计方法等方面的研究相对欠缺。为此，本文对该类结构的受力性能及设计方法进行了较为系统的研究。论文的工作主要反映在以下几个方面：　　 (1)全面阐述超长混凝土矩形水池的各种直接荷载和间接作用的计算方法，其中重点介绍了土压力、早期温度作用以及收缩温度当量的计算方法。　　 (2)基于弹性薄板小挠度弯曲理论，对侧向荷载作用下的池壁受力性能进行理论推导，得到了较为复杂的解析解。采用ANSYS通用有限元软件建立池壁模型，对其在侧向荷载作用下的受力性能进行分析，与目前常用的查表法结果进行比对可知，采用查表法计算的池壁内力较大，结构偏于安全。对侧向荷载作用下的池壁内力进行参数分析，探讨各参数对池壁内力的影响规律，提出改善池壁在该工况下的受力性能的建议。　　 (3)将“连续约束条件下长墙计算”理论引入到超长混凝土矩形水池季节温差作用下应力计算以及水平轴向预应力作用下的应力计算中，得到这两种受力状态下的应力计算公式，公式计算结果与有限元软件计算结果吻合良好。采用有限元软件对季节温差作用下池壁应力以及水平轴向预应力作用下池壁应力进行参数分析，涉及的参数主要有池壁长度L，池壁高度h以及底部水平阻力系数Cx。分析结果表明随着池壁长度的增大，高度的减小，底部约束的增强，池壁温度应力逐步增大而预应力作用下的应力则相反。　　 (4)基于对超长预应力混凝土矩形水池结构受力性能的分析，对目前常用的温度预应力筋设计方法进行改进，并提出适用于该类结构的“水平曲线与直线预应力筋混合配束”的设计方法，该设计方法既能满足结构的受力需求，又可取得良好的经济效益。　　 (5)针对中截面有效预应力建立难的问题，提出适用于超长预应力混凝土矩形水池结构的预应力优化设计方法，即“分段张拉，预应力筋部分通长”的方法。对优化后的预应力等效荷载进行理论推导，得到其计算公式，并在此基础上给出优化设计的具体步骤。将预应力优化设计方法运用到南京市某污水处理厂生化池的设计中，通过对其进行现场测试来验证该优化方法的适用性。测试结果表明，该优化设计方法能够改善池壁在轴向预应力作用下的应力分布，得到令人满意的效果。