随着交通科技的发展，宽跨比较大的箱形梁应用的越来越广泛，合理的截面形式及空间预应力束布置对宽箱梁的力学性能有着重要的影响。对于预应力混凝土宽箱梁结构，在主梁自重、二期恒载、预应力、温度效应及车辆等荷载的作用下，梁体横向空间效应非常显著，传统的梁单元分析方法已不能准确地分析出宽体箱梁横向应力的分布情况，该方法对结构横向的受力分析主要利用横向框架分析模块，其计算结果精确度较低，无法保证宽箱梁结构的局部受力安全。因此，在设计该类桥梁时，必须充分考虑主梁的空间效应，合理布置普通钢筋和预应力束，确保桥梁结构在施工阶段及成桥运营阶段的安全。本论文主要完成的工作如下：1、本文首先介绍了箱形截面的结构特点及受力特点，并对宽箱梁空间受力状态及预应力钢束布置的研究现状做出了总结。阐述了几种常用的分析宽箱梁桥受力特性的方法，根据实际工程中存在的问题和不足，诠释了对宽箱梁进行深入研究的意义。2、本文以南京地铁三号线高架区间交叉渡线区3×30m连续宽箱梁桥为工程背景，应用空间有限元程序Midas/FEA，对全桥单箱三室箱形主梁建立了三维有限元模型进行空间应力分析，通过对比分析总结了此类宽箱梁桥的空间应力分布特点及规律，找出了该桥受力较为不利的部位。3、在原结构有限元分析模型的基础上，通过变化斜腹板倾斜角度等参数，对比分析了不同工况下主梁应力的变化情况，得出了适合本桥箱形主梁的斜腹板倾斜角度。4、对宽箱梁结构的预应力效应进行了分析，分析纵向预应力束不同配筋方式以及配置横向预应力束前后对宽箱梁的应力状态及结构变形的影响，最后总结出了较为合理的预应力体系。通过上述分析，明确了单箱三室宽箱梁结构的空间应力状态，找出了较为合理的截面形式和预应力体系。希望本研究结果能为以后同类桥梁的设计提供参考。