大跨度斜拉桥索塔是控制设计和施工的关键部位，为抵抗索力产生的强大拉应力，需要在塔体内布置环向预应力钢束，混凝土为复杂的三向受力状态。本文依托哈尔滨绕城高速公路四方台斜拉桥，针对该桥索塔受水平分力最大的塔顶部塔壁进行环向应力体系研究。研究内容分为三个方面：1、大吨位小半径环向预应力钢束张拉伸长量实验研究。2、根据节段模型的实验数据和有限元计算结果，对塔壁环向预应力效果进行分析、评价。3、对预应力钢束进行优化配置。对索塔锚固区进行了预应力束施工工艺试验。根据实验数据，利用最小二乘法结合回归分析反演出塑料波纹管的孔道偏差系数κ、孔道摩阻系数μ。对张拉伸长量比《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）偏大的原因进行分析探讨。在大吨位小半径情况下预应力钢束产生的伸长量主要由四部分组成：正常的弹性伸长量，约束状态不一致产生的附加伸长量，径向压缩与钢束重心迁移所产生的几何伸长量，管壁破损伸长量及弯曲初应力伸长量。基于定性分析后给出张拉伸长量理论计算公式，对规范在直梁张拉基础上统计得出的预应力束张拉伸长量计算是个有益的补充。结合索塔模型实验，对塔壁环向预应力效果进行有限元分析。两者比对发现索塔在预加应力阶段及混凝土开裂前，其应力实测值与计算机仿真分析结果基本吻合，在预应力作用下，塔壁以钢束布置为中心内侧压应力储备明显大于外侧，并呈现带条状的分布特征。在预应力与14000kN索力共同作用下，塔体应力分布均匀，两种应力作用方式下变形正好相反，说明环向应力设置比较合理、效果显著。由于塔体的构造限制，较合理的预应力钢束布置方案单一，因此对预应力布束方式的优化只进行每种钢束中预应力筋数量的确定。经过优化分析得到N₁～N₄钢束中的预应力筋数量为N₁=11，N₂=8，N₃=5，N₄=6根时其受力性能最优。