本文在总结前人已有研究成果和各国设计经验的基础上，以大榭第二大桥为工程背景，采用有限元仿真分析、实桥测试和节段模型试验相结合的研究方法，对大跨径单索面钢-混塔钢箱梁斜拉桥关键技术问题进行了较为系统地研究。采用有限元方法通过多次迭代计算获得大榭第二大桥的合理施工索力，进一步通过施工阶段计算得到该桥的合理成桥状态；对大榭第二大桥在合理成桥状态及运营阶段作用效应组合下的整体受力状态进行了研究，结果表明结构受力合理、满足相关规范要求；采用有限元方法研究了中跨钢箱梁最大悬臂状态悬臂端钢箱梁的剪力滞效应，结果显示钢箱梁内、外腹板处的剪力滞效应最为明显。针对单索面斜拉桥中斜拉索对钢箱主梁抗扭贡献较小，需通过保证斜拉索张拉施工前钢箱梁底支点反力的分布均匀来避免斜拉索张拉施工后主梁发生扭转变形的问题，结合大榭第二大桥高支架施工钢箱梁实例，采用有限元仿真分析与实桥测试相结合的方法，对高支架钢箱梁节段精确定位与焊接前后的临时支点反力进行了监测，并结合理论分析结果对实测支反力进行了合理调整；中跨合龙前钢箱梁线形测量结果显示钢箱梁上、下游测点相对高差较小。针对大榭第二大桥索塔钢-混结合段构造复杂、受力机理不明确的问题，对其进行了缩尺比为1:2的节段模型试验研究，对预应力荷载作用及设计最不利荷载工况钢板件与混凝土的应力与变形进行了测试，并将实测数据与有限元仿真分析结果进行了对比分析，得出了钢结构、混凝土结构、焊钉的受力大小及结合段各部的传力比例，结果表明采用有限元方法可以较好的模拟试验模型的实际受力状态，索塔钢-混结合段具有较高的安全储备。采用有限元仿真分析方法对静阵风荷载作用下帆形索塔施工过程的抗风性能进行了研究，根据研究结论提出了合理的抗风措施，并对采取抗风措施后的索塔静阵风响应进行了研究，结果表明采取抗风措施后，索塔在横桥向静阵风荷载作用下的最大拉应力与塔顶最大横向位移均显著减小。