波形钢腹板PC组合箱梁桥是一种新型的钢—混凝土组合桥梁，设计中的深圳南山大桥是我国这类新型桥梁中跨径最大的一座。由于桥面较宽，该桥采用了由桥面板和小横梁联接的双箱单室截面。为了探讨这种结构的空间受力性能并验证其设计合理性，本文以深圳南山大桥为依托工程，进行了双箱单室波形钢腹板箱梁模型试验，并应用ABAQUS程序对试验梁和依托工程进行了计算分析，主要工作于研究成果如下：（1）双箱单室波形钢腹板箱梁中单室截面的受力性能与单箱单室截面的受力性能相似，其截面变形满足“拟平截面假定”。（2）应用ABAQUS程序建立试验梁的有限元模型，得到了模型试验结果的验证。对影响试验梁受力和整体性的小横梁进行参数分析表明，小横梁的设置在一定程度上改善了顶板的受力状况，但对增强两箱整体性的作用不大。在此基础上，对应用两种新的横梁形式（大横梁、大横梁加设小横梁）对试验梁的受力特性进行分析，结果表明，大横梁加设小横梁形式在不大幅增加自重的情况下，不仅增强两箱的整体性，还有效地改善箱梁顶底板的受力状态。（3）用经模型试验验证过的有限元方法对深圳南山大桥进行有限元分析的结果表明，依托工程的受力特性与试验梁相似；顶底板混凝土的抗裂、波形钢腹板剪切强度和稳定均满足要求；在活载作用下箱内桥面板和两箱间的带肋桥面板在横桥向的受力均出现了较大拉应力，很难通过配筋得以改善。因此，带肋桥面板作为两箱间的横向联系，要起到横梁的作用比较困难。（4）分别应用大横梁、大横梁加小横梁的横向联结形式对南山大桥进行了设计计算，并与原横梁的设计方案进行比较，结果表明，大横梁加设小横梁形式不仅可以有效地增强两箱的整体性，同时可以很好地改善桥面板的受力性能，大横梁加设小横梁形式是比较适用于双箱单室波形钢腹板PC组合箱梁的合理横梁形式。