为分析非线性温度梯度作用下箱梁的自应力分布,考虑上、下翼板剪切转角的最大差值幅值和相位的不同及截面的内力平衡,提出应力平衡的双参数剪力滞翘曲位移函数。在此基础上,根据最小势能原理,建立了简支箱梁的微分方程和边界条件。随后计算了非线性温度作用下简支箱梁的自应力,并与有限元结果进行比较。算例分析结果表明:在非线性温度梯度作用下,双参数法所得计算结果与有限元分析结果一致,且满足全截面的轴力自平衡的双参数法计算精度高于直接双参数法的计算结果。简支箱梁在非线性温度梯度下的温度自应力导致端部产生剪力滞效应,温度剪力滞效应的影响范围约为1.5倍箱梁宽度,且应力结果大于基于平截面所得的应力。对于截面上下对称的无悬臂翼板箱梁,考虑剪力滞效应的跨中的应力和平截面假定的计算结果相同;对于截面上下不对称的带悬臂翼板箱梁,由于非线性温度引起的剪力影响截面的曲率,即使在跨中区域平截面假定所得的温度应力依然小于精确解,双参数法修正了剪力对截面曲率的影响而显著提高了计算精度。