在异形桥梁结构中，三维扭曲框架桥墩是一个新颖、美观的桥梁结构形式。此类型桥梁在国内属于首次建设，没有规范和设计经验可依，本文通过对其结构特性和体外预应力的研究，对今后此类桥梁的设计和建造提供依据和参考。本文以天津经济开发区西区冬旭路跨京津唐高速路桥为背景，对其结构特性和受力特点进行归纳，通过Ansys有限元通用软件，采用solid65实体单元建模。荷载采用公路-I级车道荷载，对其在不同拉杆拉预拉力作用下的结构对比分析和不同跨径此类桥梁的适用性分析。结果表明，在车道荷载和桥梁几何尺寸、使用材料不变的条件下，改变预拉应力值，对桥梁受力有着重要的影响，尤其是在无预拉应力的条件下，局部很容易出现应力超限，预拉应力的作用，使得结构受力进一步优化。本文首先是在已定的荷载作用下，施加不同预拉力，通过对比分析，研究体外预应力对结构受力的影响和最优体外预拉力的施加；同时也对于在不考虑可变荷载作用下，从另一个角度阐述和研究了如何使用体外预应力，最大发挥结构的抗力潜能。对较大跨径的三维扭曲框架桥墩进行了结构分析，以及不同跨径下体外预应力的合理施加，在35米以内，其结构受力也是合理的。