混凝土薄壁箱梁因其结构自重小、抗弯、抗扭性能好、跨越能力强、外形美观等优点,被广泛应用于城市桥梁的上部结构中。随着混凝土箱梁桥跨径的不断增大,其结构自重所产生的弯矩在总弯矩的比重越来越大,这不仅会影响到桥梁的承载能力,甚至会对结构的安全性能产生一定的负面影响。因此,对箱形梁桥的上部结构进行优化设计,不仅能够减少材料用量,还能减轻上部结构的自重,进而提高桥梁的承载能力和安全性能。由于大多数城市桥梁上的交通管理办法中有“禁止随意变更车道”的相关规定,本文通过对汽车行驶轨迹的相关统计数据进行分析,并对城市桥梁上汽车行驶轨迹进行调查研究,研究表明,桥梁上汽车行驶轨迹线在车道中心线左右小范围内波动,且其概率近似服从正态分布。本文根据汽车行驶轨迹的分布特征,提出了应按照箱梁桥的车道实际情况对车辆荷载进行横向布置的布载方法。选取跨度为30m,双向六车道,设计时速为60km/h的等截面箱梁为研究对象,采用对比计算的方法,分别按现行规范进行布载和按实际车轮轨迹分布进行布载两种车辆荷载的布载方法,对箱梁横截面上的活载内力所产生的弯矩和剪力分别进行计算。计算结果表明,两种方案计算所得到的剪力值较为相近,但按现行规范进行布载计算所得到的横向弯矩值,要普遍大于按汽车行驶轨迹分布进行布载计算所得到横向弯矩值。通过对比分析发现,按现行规范对车辆荷载进行布载时,其设计偏于保守,箱梁的结构自重比按汽车行驶轨迹分布进行车辆荷载分布时的要大得多。按汽车行驶轨迹分布所计算得到的弯矩和剪力对箱梁横截面进行优化,并将优化后箱梁自重所产生的弯矩和剪力与原方案相比,结果表明,优化方案箱梁自重所产生的弯矩减小大约7.8%,剪力减小大约7.5%。