为研究钢腹杆预应力混凝土（PC）组合梁桥的抗弯性能，开展了钢腹杆PC组合梁桥模型试验，研究了钢腹杆PC组合梁桥混凝土顶底板应变与主梁变形等随荷载的变化规律，揭示了组合梁桥弯曲应变沿截面高度的分布规律，得到了组合梁桥的破坏模式；进行了钢腹杆PC组合梁桥有限元参数分析，探讨了主梁高跨比和偏载效应对钢腹杆组合梁桥抗弯性能的影响；提出钢腹杆PC组合梁桥截面开裂弯矩、钢筋屈服弯矩和极限弯矩计算方法。结果表明：钢腹杆PC组合梁桥的破坏过程包括弹性阶段、开裂弹性阶段、弹塑性阶段和失效阶段。在弹性阶段和开裂弹性阶段，钢腹杆PC组合梁桥截面顶底板变形满足“平截面假定”。钢腹杆PC组合梁桥加载过程未出现节点破坏和钢腹杆局部屈曲破坏现象，最终因变形过大而失效，整体受力性能良好。当高跨比在1/16.25～1/9.00之间时，钢腹杆PC组合梁桥跨中截面的变形与应力随高跨比的增大而减小；且当高跨比大于1/11.50时，跨中截面变形与应力减小的趋势变缓。对于自重较小的钢腹杆组合梁桥，偏载钢腹杆PC组合梁桥变形与应力的影响较大，变形与应力增大系数随高跨比的增大而增大；在考虑主梁恒载效应时，变形与应力增大系数分别介于1.083～1.231和1.074～1.178。与有限元和试验结果相比，本文提出的钢腹杆PC组合梁桥开裂弯矩、钢筋屈服弯矩和极限弯矩计算方法的误差小于11.2%，具有较高精度。