重载横梁是重型数控机床的关键基础结构件之一，由于受到自重、各功能部件的重力、切削力等荷载和栓接结合部特性的影响，难以准确揭示其复杂的动力学行为。基于某重型数控机床重载横梁的原始模型，利用相似理论设计重载横梁试验模型，通过有限元与试验模态分析技术相结合比较模态参数，验证所建试验模型的正确性。在分析模型时考虑栓接结合部对整体结构特性的影响，通过优化方法辨识不同预紧力下的结合部刚度，并确定结合部刚度值大于109N·m-1时能够准确反映重载横梁栓接结合部的特性。通过对重载横梁试验模型研究，解决了试验现场由于横梁自身的大、重和工况复杂而难以实施试验，降低了试验费用，为重载横梁的动力学研究和优化设计提供重要理论依据。