本文以济南黄河三桥为背景,采用模型试验和理论研究相结合的方法,研究了锚箱式索塔锚固结构的水平受力性能和极限承载能力。模型试验选取斜拉索水平分力最大的索塔锚固节段,制作节段足尺模型,通过分级加载,测试在各荷载工况下索塔混凝土、钢锚箱板件主要控制点的应力与变形,观测索塔混凝土在不同荷载等级下的裂缝分布及裂缝宽度,测试在斜拉索水平分力作用下剪力钉横向剪力的不均匀分布情况。最大试验荷载达到设计值的2.4倍。对试验模型进行有限元分析,分析时考虑混凝土开裂、钢板屈服引起的材料非线性,研究了混凝土塔壁的开裂荷载、裂缝分布、索塔混凝土塔壁和钢锚箱的水平力分配比例与荷载大小的关系,并将有限元分析结果和模型试验结果进行比较,两者结果基本相同。研究结果表明,有限元分析方法可以近似的模拟锚箱式索塔锚固结构的水平受力特性。有限元分析和模型试验结果表明,随着荷载等级的增加,混凝土承担的水平力比例减小,钢锚箱承担的水平力比例增大。采用简化框架模型分析方法,研究了塔壁厚度、索塔外形尺寸、混凝土弹性模量、混凝土开裂后刚度折减等因素对索塔锚固区的水平受力性能的影响,对线弹性理论计算时混凝土刚度折减系数的取值进行讨论。研究表明,增加侧板厚度、减小混凝土弹性模量、增加横桥向塔壁长度、减小顺桥向塔壁长度,可以有效降低混凝土塔壁水平方向的应力水平;混凝土塔壁厚度对混凝土塔壁水平向应力的影响比较小。混凝土开裂后,荷载等级越大,混凝土刚度折减系数应当越小,二者近似成线性关系。采用简化框架模型,推导了不同破坏模态情况下索塔锚固区水平极限承载力的计算公式。对黄河三桥索塔锚固区水平极限承载能力进行了分析,计算得到它的水平极限承载能力达到最大设计值的3.38倍。