本发明属于土木工程施工中的安全防护，具体涉及一种重大土木工程项目施工中用的具有防撞消能功能的现场安全防护栏。
背景技术：
1、土木工程施工过程中，为了提高工程安全性，需要设置现场安全防护栏。对于重大土木工程项目的建设，尤其是位于城市地区的项目，还应考虑如何减小对周围环境的影响。因此，对安全防护栏的结构及构造要求进一步提高。
2、申请号为202320226087.9的中国专利公开了一种土木施工用建筑护栏，通过将支撑柱、横杆和竖杆进行连接，形成了可伸缩且便于拆卸和安装的建筑护栏。但问题在于，这种建筑护栏结构自身强度较低，无法承受较大的外力，能够起到的安全防护作用较小。此外，在城市建筑密集区，当施工深大基坑工程时(如地铁车站基坑)，还应考虑施工区域外侧车辆意外冲撞等因素产生的外力作用对项目施工产生的各种安全隐患，上述中国专利并不能适应重大工程的施工要求。
3、为了提高安全防护栏的抗冲击能力，中国专利cn201721327302.5公开了一种桥梁抗冲击护栏，包括：立柱、横杆、波纹钢板和固定板。立柱外侧面和内侧面均向内侧凹陷，呈弧形，立柱上部设有套接孔，立柱中部设有两个固定孔，其中固定孔为半圆形；立柱底部为埋件。波纹钢板安装在立柱上部的边缘。横杆设有三排，分别套接在立柱套接孔和固定孔处，横杆由预拱段和直段组成，其中直段与立柱套接。固定板安装在立柱埋件上侧，焊接连接。本实用新型立柱整体呈弧形，能防止撞击的车子翻越立柱。横杆设有预拱段，能够承受较大荷载，传力效果较好；套接在立柱上的三道横杆形成两道防护道，第一道是固定孔处的横杆，第二道是套接孔上的横杆，使护栏整体更加安全。但该桥梁抗冲击护栏仍然为刚性连接结构，无压缩、缓冲结构，不能吸收冲击能，对于重型卡车的抗冲击能力有限。
4、鉴于此，为解决上述实际工程问题，急需研发、设计、应用用于重大土木工程中具有防撞消能功能的现场安全防护栏。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了克服现有建筑护栏结构强度较低、承受外力较小、抗外部冲撞能力低、安全防护性能差的缺陷，而提供一种具有防撞消能功能的重大土木工程现场用安全防护栏，从而为重大工程项目提供有效的安全保障。
2、为实现本发明的上述目的，本发明一种具有防撞消能功能的重大土木工程现场用安全防护栏采用以下技术方案：
3、本发明一种具有防撞消能功能的重大土木工程现场用安全防护栏，包括竖向防护杆、防护面板，每两个竖向防护杆之间布置一个防护面板，竖向防护杆接地固定，竖向防护杆高度高于防护面板的高度，其特点是：所述竖向防护杆侧边布置多个凹扣，所述防护面板侧边布置多个凸扣，凹扣上开设与凸扣大小匹配的凹槽，凸扣插入到凹槽中；所述的防护面板由第一防护层、第二防护层和第三防护层依次叠加组合构成，形成多级防冲撞结构，各防护层之间为独立结构，可拆卸更换；所述的第一防护层位于土木工程反向位置，由多个负泊松比单元体组成，负泊松比单元体受压收缩，吸收部分冲击能，降低冲撞等外力带来的安全隐患；所述的第二防护层为阻尼材料构成的中间夹层，所述的阻尼材料为环氧树脂、聚氨酯或其它性质类似的材料，能够进一步降低冲击力；所述的第三防护层由多个吸能盒组成，吸能盒外壳材料采用塑性材料，不会发生脆性破坏；吸能盒平面布置位置与负泊松比单元体一致；所述的吸能盒内部垂直于竖向作用面方向布置弹簧，第三防护层通过塑性板和弹簧实现最后一级保护；所述的吸能盒为变截面形式，整体为上窄下宽结构，窄面朝外，宽面靠近土木工程一侧，形成了一种兼具传递和扩散应力的结构形式。
4、优选的，所述竖向防护杆侧向宽度大于防护面板的厚度，在竖向防护杆上设置反光条，以提高夜间辨识度；竖向防护杆间距不大于2m，竖向防护杆的高度为1.0m～1.2m。
5、优选的，在凹扣与凸扣在同一位置分别开设插销孔和螺孔，螺孔侧壁设置螺纹，通过螺杆将凹扣与凸扣连接，从而将竖向防护杆与防护面板连接成整体。
6、优选的，所述的负泊松比单元体的平面布置为梅花型布置，吸能盒平面布置位置与负泊松比单元体一致。
7、优选的，所述的第一防护层、第三防护层厚度一致，且不小于50mm；所述的第二防护层的厚度小于第一防护层、第三防护层的厚度，但不小于20mm。
8、优选的，所述的弹簧的线径为2～2.5mm，弹簧的直径不小于20mm，材质为钢制。
9、优选的，所述的吸能盒横截面长宽比为1.5:(0.9～1.1)，厚度为28～33mm。
10、进一步地，所述的第一防护层、第三防护层厚度一致，皆为50～80mm；所述的第二防护层的厚度为25～45mm；所述的弹簧的线径为2～2.5mm，弹簧的直径为25～50mm，材质为钢制；所述的吸能盒横截面长宽比为1.5:(0.9～1.1)，厚度为29～32mm。
11、本发明一种具有防撞消能功能的重大土木工程现场用安全防护栏采用上述技术方案后，具有以下有益效果：
12、(1)防护面板由三个防护层组成，当受到外部冲击荷载时，能够逐级受力，实现防撞效能的作用，尤其对于重大工程项目，能够提供有效的安全保障。具体而言，第一防护层依靠负泊松比单元体自身结构优势，受压收缩；第二防护层填充阻尼材料，进一步降低冲击力；第三防护层设置吸能盒，通过塑性板和弹簧实现最后一级保护。
13、(2)竖向防护杆与防护面板的连接通过凹扣和凸扣连接，连接形式近似于榫卯结构，构造简单、连接效果优异、操作便捷，同时整体结构均为单元式，便于拆卸运输和部分更换。
14、(3)防护面板作为整体结构中最重要的一部分，三级防护层为独立结构，当部分损坏时，进行局部更换即可。本发明中的现场安全防护栏能够循环多次使用。
15、(4)吸能盒采用变截面形式，整体为上窄下宽结构，窄面朝外，宽面靠近土木工程一侧，形成了一种兼具传递和扩散应力的结构形式。
16、(5)通过精准计算、优化设计和试验验证，得到了优化的第一防护层、第二防护层和第三防护层的整体结构参数及内部结构参数，选择了合适的结构材料，使得本发明现场用安全防护栏的抗冲击能力和制造成本综合最优。
1.一种具有防撞消能功能的重大土木工程现场用安全防护栏，包括竖向防护杆(1)、防护面板(2)，每两个竖向防护杆(1)之间布置一个防护面板(2)，竖向防护杆(1)接地固定，竖向防护杆(1)高度高于防护面板(2)的高度，其特征在于：所述竖向防护杆(1)侧边布置多个凹扣(11)，所述防护面板(2)侧边布置多个凸扣(24)，凹扣(11)上开设与凸扣(24)大小匹配的凹槽(111)，凸扣(24)插入到凹槽(111)中；所述的防护面板(2)由第一防护层(21)、第二防护层(22)和第三防护层(23)依次叠加组合构成，形成多级防冲撞结构；所述的第一防护层(21)位于土木工程反向位置，由多个负泊松比单元体(211)组成；所述的第二防护层(22)为阻尼材料构成的中间夹层，所述的阻尼材料为环氧树脂、聚氨酯或其它性质类似的材料；所述的第三防护层(23)由多个吸能盒(231)组成，吸能盒(231)外壳材料采用塑性材料，吸能盒(231)平面布置位置与负泊松比单元体(211)一致；所述的吸能盒(231)内部垂直于竖向作用面方向布置弹簧(2311)；所述的吸能盒(231)为变截面形式，整体为上窄下宽结构，窄面朝外，宽面靠近土木工程一侧，形成了一种兼具传递和扩散应力的结构形式。
2.如权利要求1所述的一种具有防撞消能功能的重大土木工程现场用安全防护栏，其特征在于：所述竖向防护杆(1)侧向宽度大于防护面板(2)的厚度，在竖向防护杆(1)上设置反光条；竖向防护杆(1)间距不大于2m，竖向防护杆(1)的高度为1.0m～1.2m。
3.如权利要求1所述的一种具有防撞消能功能的重大土木工程现场用安全防护栏，其特征在于：在凹扣(11)与凸扣(24)在同一位置分别开设插销孔(112)和螺孔(241)，螺孔(241)侧壁设置螺纹(242)，通过螺杆将凹扣(11)与凸扣(24)连接，从而将竖向防护杆(1)与防护面板(2)连接成整体。
4.如权利要求1、2或3所述的一种具有防撞消能功能的重大土木工程现场用安全防护栏，其特征在于：所述的负泊松比单元体(211)的平面布置为梅花型布置，吸能盒(231)平面布置位置与负泊松比单元体(211)一致。
5.如权利要求4所述的一种具有防撞消能功能的重大土木工程现场用安全防护栏，其特征在于：所述的第一防护层(21)、第三防护层(23)厚度一致，且不小于50mm；所述的第二防护层(22)的厚度小于第一防护层(21)、第三防护层(23)的厚度，但不小于20mm。
6.如权利要求5所述的一种具有防撞消能功能的重大土木工程现场用安全防护栏，其特征在于：所述的弹簧(2311)的线径为2～2.5mm，弹簧(2311)的直径不小于20mm，材质为钢制。
7.如权利要求6所述的一种具有防撞消能功能的重大土木工程现场用安全防护栏，其特征在于：所述的吸能盒(231)横截面长宽比为1.5:(0.9～1.1)，厚度为28～33mm。
8.如权利要求2所述的一种具有防撞消能功能的重大土木工程现场用安全防护栏，其特征在于：在凹扣(11)与凸扣(24)在同一位置分别开设插销孔(112)和螺孔(241)，螺孔(241)侧壁设置螺纹(242)，通过螺杆将凹扣(11)与凸扣(24)连接，从而将竖向防护杆(1)与防护面板(2)连接成整体；所述的负泊松比单元体(211)的平面布置为梅花型布置，吸能盒(231)平面布置位置与负泊松比单元体(211)一致；所述的第一防护层(21)、第三防护层(23)厚度一致，皆为50～80mm；所述的第二防护层(22)的厚度为25～45mm；所述的弹簧(2311)的线径为2～2.5mm，弹簧(2311)的直径为25～50mm，材质为钢制；所述的吸能盒(231)横截面长宽比为1.5:(0.9～1.1)，厚度为29～32mm。
