为研究预应力混凝土梁在弯扭耦合作用下的全过程受力性能，基于联合作用软化桁架模型(CA-STM)提出改进的弯扭耦合全过程分析理论模型。首先，根据预应力混凝土梁的弯扭耦合受力机理，建立满足预应力引起的初应力-应变关系的平衡方程、协调方程和材料本构方程。然后，基于既往规范引入考虑预应力效应的空心截面和实心截面初始扭矩计算公式，建立附加方程、薄壁应变和相容关系，并提出钢筋和预应力筋简化等效方法。在此基础上，采用梯度递减法代替传统试错法以提高求解速率和稳定性，并通过MATLAB编制预应力混凝土梁的弯扭耦合分析求解程序。最后，通过对比既有试验和理论结果，对所提出理论模型进行验证。研究结果表明：建立的空心截面和实心截面初始扭矩计算公式与既有试验结果吻合较好；未考虑预应力效应时，由改进模型预测的开裂扭矩和极限扭矩偏小；改进模型准确预测了预应力混凝土构件在弯扭耦合作用下的全过程扭矩-扭率曲线和弯矩-曲率曲线；相较于传统试错法，提出的优化算法具有更高的求解速率和稳定性，其平均计算时间仅需12　s。