本文针对成都二环路特殊钢箱梁的正交异性板优化设计、整体抗倾覆和腹板呼吸疲劳三个关键设计问题进行计算分析和研究。论文简单介绍了BRT历史背景,曲线钢箱梁和Y字形立交桥发展历史,并阐述了论文研究的工程背景。本文采用Midas-FEA有限元软件对正交异性板进行优化计算及Y字形桥梁疲劳验算,采用Midas-Civil有限元软件对曲线钢箱梁整体倾覆稳定性进行计算分析。首先,对比分析国内外有关正交异性板桥面有关规定,确定优化过程的约束条件。本文选用跨牛龙路口主线桥作为计算代表进行这一问题研究。以正交异性桥面板的造价、第二体系下挠度和第三体系下的挠度为目标函数,设立顶板厚度、U肋厚度及U肋间距三个设计变量,采用加权法对最终计算结果进行评价。此外,从设计角度阐明对正交异性桥面板中的加劲肋的选取。当U肋间距为600mm、U肋厚度为6mm、顶板厚度为20mm时,结果最优。对于曲线半径较小的曲线钢箱梁桥的桥面板加劲宜采用开口加劲肋。其次,从设计角度研究曲线钢箱梁的整体抗倾覆性能。本文选用杉板互通C匝道桥作为计算代表。计算分析桥梁的支承形式、支座间距、支座偏心距及跨数布置对整体抗倾覆性能的影响,同时了解了支座反力与整体抗倾覆性能之间的关系。计算分析结果表明当曲线连续钢箱梁桥中间墩双支座支承数量的增加、双支座间距的增大、合理范围内的偏心距增加和跨数联长的增加都能提高曲线连续钢箱梁的整体抗倾覆性能。支座脱空不一定会导致桥梁倾覆现象的发生。最后,研究Y字形立交桥腹板呼吸效应问题。本文选用双福一路P匝道桥作为计算代表进行这一问题研究。基于空间板单元有限元模型,计算分析该桥各腹板竖直方向上各观测点上的应力幅值。对比分析腹板在有无竖向加劲两种情况下的疲劳幅差异。确定Y字形桥梁腹板上疲劳问题最为突出的部位。通过S-N曲线进行疲劳寿命评估。计算结果表明腹板疲劳应力幅主要集中于腹板与桥面板连接处。腹板竖向加劲能约束腹板的面外变形,从而降低腹板竖向加劲肋范围内腹板应力幅,但是使得腹板与桥面板连接处的应力幅有所增大。