随着大跨度结构的快速发展，斜拉结构这种由斜拉索、塔柱和刚性结构组成的大跨度“杂交”结构的优势日趋突出，并先后在桥梁和建筑结构中得到广泛的应用。但是，与实际工程中的应用相比，其理论研究相对滞后很多，尤其是斜拉索预应力施加和预应力效应方面的研究非常有限。斜拉索是斜拉结构中的重要构件，对其精确的解析分析进行研究，并与计算技术进行很好结合将有力地推动斜拉结构的理论发展。本文对斜拉索的解析理论进行了深入的探讨，得出一些重要参数的解析表达式，并对抛物线理论和悬链线理论进行了对比分析。介绍了斜拉索的不同有限元分析法及其各自的优缺点。本文分析了斜拉结构中产生几何非线性的原因，探讨了几何非线性理论，并对将其用于分析斜拉结构时需要注意的几个问题进行了研究。基于非线性理论和结构的合理选型原则，建立了合理的ANSYS有限元模型。本文详细论述了斜拉结构这种大跨度结构中的预应力对结构性能的影响。分初始态和荷载态两个工况，考虑非线性对结构静力性能的影响，并研究预应力施加与否两种情况下，非线性影响的异同。当结构中无预应力时，非线性对荷载态结构内力和位移的影响较初始态大；有预应力时则较初始态小。对结构的预应力效应进行了参数影响的非线性分析，分别考虑不同布索、不同塔高、不同梁高等参数条件下，斜拉结构中预应力效应的变化规律，引入索张力竖向分力系数概念，研究索张力和其竖向分力随各参数的变化情况。发现布索数目和塔高对索力分布、梁柱内力和变形等预应力效应的影响较大，而梁高的影响相对较小。提出了一些结构合理构型方面的建议，可供斜拉结构设计和进一步理论研究参考。