本发明属于桥梁抗风抗震和桥梁位移控制的，尤其涉及一种分级螺旋形桥梁结构限位装置。
背景技术：
1、我国作为一个地震多发大国，而对于我国滨海桥梁结构，还存在台风等恶劣天气的屡次侵袭。历次灾害统计表明，合理有效的桥梁结构限位措施不仅可以最大程度地减少台风、地震等恶劣条件导致的灾害事故，而且还可以有效减少桥梁结构后期的维护修复费用。但也常发现桥梁结构由于横向限位不足而导致桥梁结构的主梁发生横向落梁事故，给人们的生命财产造成巨大损失。因此正确设计和合理优化桥梁结构的横向限位措施以期桥梁结构横向大位移而引起的灾害事故，这一直以来是土木工程防灾领域的热点课题。
2、当桥梁遭受的地震、台风等强度达到一定程度后，桥梁结构的横向位移大幅度增加，这种极端恶劣条件下所产生的横向位移通常将超过桥梁支座的位移限值，特别是主梁的横向位移过大时将与布设于盖梁上的桥梁抗震挡块直接发生碰撞，当桥梁结构横向挡块被碰撞损坏后，在持续的地震、台风作用下桥梁结构极易发生横向落梁事故。在荷载作用下部分缓冲装置和限位措施为抵抗荷载作用而发生变形或破坏，主梁被损坏的缓冲装置和限位措施卡死而增加复位难度，增加了桥梁结构震后维修加固成本。通过所阅读的大量国内外文献并考查现有的桥梁结构限位专利后发现，很多桥梁结构限位装置功能较为单一，但基本上都未实现分阶段发挥效果，部分装置尚未具备自复位功能，并且其制造难度大、精度要求较高、造价高、部件更换复杂。
技术实现思路
1、为实现有效地约束或限制极端荷载作用下桥梁结构过大的横向位移，将横向限位、主梁自复位和材料优良性能有效地结合在一起，使一种装置可按分级产生效应并有效发挥材料的性能，同时其施工便捷、组装难度小、成本适宜、易更换。因此，本发明旨在提供一种分级螺旋形桥梁结构限位装置，实现在常规荷载作用下，该限位装置对桥梁主梁的横向位移不产生任何影响，在极端荷载作用下全面发挥螺旋形螺纹钢筋的变形能力和钢套圈沿螺纹钢筋螺旋盘绕路径的摩擦耗能能力，以有效约束主梁过大横向位移而减少横向灾害事故，进而有效提升桥梁结构抗灾性能和降低灾后修复费用。
2、本发明的一种分级螺旋形桥梁结构限位装置，包括盖梁、主梁和支座，在盖梁上架设主梁。在盖梁两端分别浇筑混凝土挡块并将一螺旋盘绕的螺旋形螺纹钢筋嵌固在混凝土挡块上；将一带螺栓孔的钢圆盘采用两个锚固螺栓固定在主梁靠混凝土挡块一侧，将一带螺栓孔的钢转盘采用转轴螺栓将其与钢圆盘相连，在钢转盘的靠外边缘处焊接一平直的钢管，在钢管远离钢转盘的端部焊接一比螺旋形螺纹钢筋直径略大的圆形钢套圈，螺旋形螺纹钢筋靠主梁一侧的平直段穿过钢套圈。
3、进一步的，螺旋形螺纹钢筋的每圈之间沿桥梁横向拉伸并形成一定间隙，并且左右两端均带有一段平直段。
4、进一步的，螺旋形螺纹钢筋靠近盖梁的混凝土挡块一侧有带90°长弯钩直钢筋，期增加嵌入深度。
5、进一步的，螺旋形螺纹钢筋靠近主梁一侧的平直段深入钢套圈内，钢套圈与螺旋形螺纹钢筋靠主梁一侧的起始盘绕点留有一定的距离。
6、进一步的，钢圆盘上的锚固螺栓外顶面与钢圆盘齐平或略低于钢圆盘外表面。
7、进一步的，转轴螺栓直径比钢转盘所留孔洞直径小1～2mm，钢圆盘与钢转盘间涂有润滑油。
8、进一步的，钢套圈与螺旋形螺纹钢筋表面涂有2-3mm的耐摩擦高耗能涂层。
9、本发明和现有技术相比的有益技术效果为：
10、1)本发明由于设置有钢转盘、钢套圈和螺旋盘绕形螺纹钢筋，并且钢套圈和螺纹钢筋表面均涂有一层2-3mm厚的耐摩擦高耗能涂层，螺旋盘绕形螺纹钢筋可形成钢套圈滑行的轨道。当主梁结构产生过大的横向位移时，一方面，主梁横向运动并带动钢套圈沿螺旋形轨道往复运动，通过涂层间互换摩擦来耗散部分地震能量，并且螺旋盘绕增加了摩擦耗能路径长度，并在震后可利用螺旋形盘绕轨道达到自复位的目的；另一方面，螺纹钢筋有一定刚度和强度而不易发生变形，主梁带动钢套圈沿螺旋形轨道往复运动的同时主梁也被适当抬高，整个过程中又通过克服主梁的重力做功耗散部分地震能量。
11、2)本发明中的钢套圈与螺纹钢筋靠主梁侧的螺旋起始盘绕点设置留有一定的距离。在常规荷载作用下，钢套圈与螺纹钢筋的螺旋盘绕部分不发生接触，仅仅沿螺纹钢筋的平直段进行运动，从而保证桥梁结构在横桥向上的正常位移不受限制。在极端荷载作用下桥梁结构产生过大的横向位移，此时的主梁横向运动才会带动钢套圈沿螺旋形轨道往复运动进而发挥耗能效应，从而实现分级式发挥桥梁结构横向限位作用。
12、3)本发明设置有螺旋形盘绕螺纹钢筋，即便在罕见荷载作用下到限位装置变形卡死，但仍然可以利用螺旋形盘绕螺纹钢筋的拉伸压缩往复变形(类似于弹簧功能)来达成耗散能量的作用，当主梁与挡块相撞时，由于有变形后的螺纹钢筋的存在，可以起到非常好缓冲作用，从最大限度的发挥本装置的防灾减灾功能。
13、4)本发明制作流程简单，传力路径明确，加之所采用的材料均为常见易获取材料，其部件间的连接方式也属常规方式，因此各部件维护更换均较为简单，整个装置的灾后维修加固费用较少，具有较好的推广应用前景。
14、5)本发明可通过改变相关几何参数以适应桥梁结构不同服役环境需求，并达到分阶段抗震减灾的效果，也可以作为其他荷载所导致的结构过大位移的限位措施。
1.一种分级螺旋形桥梁结构限位装置，其特征在于：包括盖梁(1)、主梁(2)和支座(3)，在盖梁(1)上架设主梁(2)，在盖梁(1)两端分别浇筑混凝土挡块(11)并将一螺旋盘绕的螺旋形螺纹钢筋(4)嵌固在混凝土挡块(11)上；将一带螺栓孔的钢圆盘(5)采用两个锚固螺栓(7)固定在主梁(2)靠混凝土挡块(11)一侧，将一带螺栓孔的钢转盘(8)采用转轴螺栓(6)将其与钢圆盘(5)相连，在钢转盘(8)的靠外边缘处焊接一平直的钢管(10)，在钢管(10)远离钢转盘(8)的端部焊接一比螺旋形螺纹钢筋(4)直径略大的圆形钢套圈(9)，螺旋形螺纹钢筋(4)靠主梁(2)一侧的平直段穿过钢套圈(9)。
2.根据权利要求1所述的一种分级螺旋形桥梁结构限位装置，其特征在于：所述螺旋形螺纹钢筋(4)的每圈之间沿桥梁横向拉伸并形成一定间隙，并且左右两端均带有一段平直段。
3.根据权利要求1所述的一种分级螺旋形桥梁结构限位装置，其特征在于：所述螺旋形螺纹钢筋(4)靠近盖梁(1)的混凝土挡块(11)一侧有带90°长弯钩直钢筋，期增加嵌入深度。
4.根据权利要求1所述的一种分级螺旋形桥梁结构限位装置，其特征在于：所述螺旋形螺纹钢筋(4)靠近主梁(2)一侧的平直段深入钢套圈(9)内，钢套圈(9)与螺旋形螺纹钢筋(4)靠主梁一侧的起始盘绕点留有一定的距离。
5.根据权利要求1所述的一种分级螺旋形桥梁结构限位装置，其特征在于：所述钢圆盘(5)上的锚固螺栓(7)外顶面与钢圆盘(5)齐平或略低于钢圆盘(5)外表面。
6.根据权利要求1所述的一种分级螺旋形桥梁结构限位装置，其特征在于：所述转轴螺栓(6)直径比钢转盘(8)所留孔洞直径小1～2mm，钢圆盘(5)与钢转盘(8)间涂有润滑油。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种分级螺旋形桥梁结构限位装置，其特征在于：所述钢套圈(9)与螺旋形螺纹钢筋(4)表面涂有2-3mm的耐摩擦高耗能涂层。