TW202300755A - 袋體及袋體的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明的袋體10係內填有石材12。將袋體10的直徑設為W,將從與吊繩15一起吊起的袋體10的底部起貫通其中心而到袋材的綁口繩13的基端位置為止的約束繩14的長度設為H1,將袋材11內填有內填材12時的直徑設為W0,此時,直徑與約束繩長度之比W/H1係落在以下式表示的曲線為中心的上下的預定的範圍內。
W/H1(直徑/約束繩長度)=15.898×(W/W0)2-17.784×(W/W0)+6.6314
Description
本發明係有關袋體及袋體的製造方法,具體而言,係有關適於耐波浪安定性的袋體及袋體的製造方法。
習知技術的袋體例如揭示於日本國特開2003-129444號公報(專利文獻1)。依據該公報,為了提供即便受到水流和波浪的往復作用仍防止內填材的移動、且不產生剪切變形的土木工事用袋材及使用該袋材之袋體,係使用以由合成纖維編成的網所形成、且填充內填材來使用的袋材,且設有連結於袋材、且從收閉袋材的開口後的口部拉出至外部之將底部與口部連結的約束手段具。
(先前技術文獻)
(專利文獻)
專利文獻1:日本國特開2003-129444號公報
習知技術的袋型基腳保護工用袋材係藉由既有實驗來求取在針對作用波浪(波高)計算袋體必要質量時所需的安定性的係數,但形態形形色色,安定性並不一樣,會有即便鎖定施工場所的波浪進行施工,袋材仍因波浪而滑動、滾動而流失的課題。
本發明乃係為了解決如上述的問題點而研創,目的在於針對波浪調整袋體的約束手段具亦即約束繩(rope)的長度,提供袋體的高度與直徑的最佳值,並且提供該種袋體的製造方法。
本發明的袋體係含有具有底部及開口部的袋材,且在開口部係設有吊繩,在底部係設有通過開口部而被取出的約束繩。袋體為在袋材填充內填材而形成。袋材係在被填充內填材時,收閉開口部。將袋體的直徑設為W,將從袋體的底部起貫通其中心而到袋材的綁口繩基端位置為止的約束繩的長度設為H1,將在袋材填充有內填材時之對波為最安定時的袋體的直徑設為W0,此時,直徑與約束繩長度之比W/H1係落在以下式表示的曲線為中心的上下的預定的範圍內。
W/H1(直徑/約束繩長度)=15.898×(W/W0)^2-17.784×(W/W0)+6.6314。
較佳為,預定的範圍為83%至119%的範圍。
約束繩亦可為合成纖維的繩或帶(belt)。
依據本發明的一實施型態,約束繩係包括將袋材的底部的網捆束後朝口部方向上拉而成的網。
依據本發明的另一實施型態,在開口部設有綁口繩在吊繩之下方,開口部係藉由綁口繩而收閉;且約束繩係與吊繩及綁口繩組合。
較佳為,約束繩為將袋材的底部的網捆束後朝口部方向上拉而成的網的集合體及與其連結的繩之組合,且明示有最佳的約束繩的固定位置。
在本發明的另一態樣中,上述的袋體的製造方法係含有下述步驟:準備袋體的製作框之步驟(step);及準備袋材之步驟,該袋材具有位於開口的吊繩、設在該吊繩之下部的綁口繩、及一端固定在袋材之底部的約束繩;且該製造方法含有下述步驟:在約束繩明示約束繩於袋體的最佳的固定位置,將袋材以使位於該開口的吊繩搭掛在製作框的開口端的方式放入製作框的內部,在使約束繩另一端通過袋材的中心而被取出至袋材之外部的狀態下,將內填材投入至袋材直到達到最佳的約束繩的固定位置為止之步驟;及在內填材的投入後,藉由綁口繩將袋材的開口收閉,藉由約束繩與吊繩將袋體從製作框取出之步驟。
本案發明人等係根據各式各樣的實驗來研究袋體的安定性,結果發現,W/H1(直徑/約束繩長度)以藉由預定式子表示的曲線為中心而得的曲線對波浪最具安定性。
結果,能夠提供對波浪有效的袋體的形狀及其製造方法。
10:袋體
11:袋材
12:內填材(內填填充材、石材)
13:綁口繩
14:約束繩
15:吊繩
16a:底部
16b:袋體的上端部(基端位置)
17:製作框
H:長度(全高)
H1:長度
W:直徑
圖1係顯示通常類型(type)的袋體之圖。
圖2係顯示縱方向上比通常類型的袋體長的高背類型的袋體之圖。
圖3係顯示寬度方向上比通常類型的袋體長的寬廣類型的袋體之圖。
圖4係顯示波的特性之圖。
圖5係顯示造波水道的構成之圖。
圖6係根據實驗結果顯示袋體的直徑與直徑/約束繩長度之關係之圖表(graph)。
圖7係根據圖6的關係顯示予以無因次化後的袋體的直徑與直徑/約束繩長度之關係之圖表。
圖8係顯示袋體的製造方法之圖。
本案發明人等使用將填充有內填填充材的袋體縮小成一定大小之模型(model)的具有各種形狀的袋體,進行令各式各樣的波浪條件(波高及週期)產生作用而確認袋體的安定性的實驗,達到了一定的結論。以下,針對該實驗的內容進行說明。
首先,針對實驗使用的袋體進行說明。此處,實驗使用的袋體係以設定重量8t為模型,為實物的約1/35。
圖1係顯示袋體的形狀之圖。參照圖1,袋體10係含有:以由合成纖維編成的網形成的袋材11、及被填充到袋材11的碎石、卵石、混凝土(concrete)殼、鐵礦石塊、重晶石塊、鋼鐵渣(slag)塊、鋼鐵渣水合固化體塊等密度為2t/m3以上的內填填充材12。袋材11原本在上部具有開口
部,在該開口部的周圍係設有吊繩15,在其下部的網目設有綁口繩13。
袋材11係在填充內填填充材後,以綁口繩13牢固綑綁該開口部,與吊繩15一同從後文中說明的製作框拉出至外部。此外,在袋材11的底部係安裝有作為約束手段的約束繩14,該約束繩14通過袋體10的底16的中心而與綁口繩13及吊繩15結為一體,以將袋體10吊起。
此處,將袋材11中內填有石材12時的直徑設為W,約束繩14係將從袋體10的在底16安裝有約束繩14的底部16a起貫通其中心而到袋材11的綁口繩13的基端位置16b為止的長度設為H1。此外,將從袋體10的底16起到綁口繩13的基端位置16b為止的長度設為H。
另外,當將約束繩14與吊繩15一同吊起,如圖1至圖3所示,約束繩14的下部便如底部16a所示,比底16被更為拉高,所以,H1係如圖示所示,成為從約束繩14被拉高的底部16a的位置到袋體10的上端部16b的位置為止的尺寸。此處,袋體10的上端部16b的位置乃係綁口繩13的基端位置,約束繩14的被拉高的位置通常為收容有內填材的袋體10的全高H的約40%至120%。
袋體10的形狀係呈上述形狀(稱之為通常類型),且袋體10可為其形狀在高度方向更高的形狀(稱之為高背類型)及其形狀在寬度方向更寬的形狀(稱之為寬廣類型)。此等形狀顯示於圖2及圖3。圖2乃係袋體10的形狀在高度方向更高的形狀,圖3乃係袋體10的形狀在寬度方向更寬的形狀。
於如圖2所示的更高的形狀的袋體時,則或有在設置後傾倒,欠缺安定性的情形,於如圖3所示的在寬度方向更寬的形狀時,則或有在
設置後翻起而因此欠缺安定性的情形。即便寬度方向的尺寸W相同,也會因約束繩14的長度H1而發生同樣的情形。
因此,本案發明人等係著眼於此等尺寸之比W/H1=(直徑/約束繩長度)與直徑W之關係,按每個直徑,藉由實驗確認了,在哪種程度的比時,袋體10或有會在設置後傾倒而欠缺安定性的情形,在寬度方向寬到哪種程度的形狀時,或有會在設置後翻起而欠缺安定性的情形。
亦即,本發明的使用袋體的物體在波浪中的行為乃係流體現象,成立相似定律。因此,使用令袋體形狀的直徑W與約束繩長度度H1變動而成的1/35的縮尺模型袋體,觀察在二維造波水道中,各個波浪作用中的袋體的狀態(安定、翻起、傾倒)。
具體而言,在袋中填滿落在一定粒徑範圍內的碎石,將直徑W成為75mm至110mm的模型袋體配置於造波水道內,令一定週期(1秒)的波從海上往岸方向產生作用。在各直徑W中,令各式各樣的約束繩長度H1變化而逐漸升高波高時,觀察模型移動的移動形態(因翻起造成的移動、因傾倒造成的移動等),求取成為移動極限的波高時的W/H1比。
此處,在安定性的判定中,因本實施型態乃係用以探討海洋用的耐波浪安定性,故令波高在6cm至12cm變化,判定其週期為1秒。另外,於圖4顯示波的特性,於圖5顯示所使用的造波水道的構成。
參照圖5,造波水道的寬度、深度、長度分別為710mm×1000mm×30000mm。除此之外,從左端往右方向,沿水平方向設有450mm的以1比1.5的比逐漸降低的坡面,在該處設置寬度150mm的水平的段部,然後再沿水平方向設置675mm的以同樣的比逐漸降低的坡面。該坡岸
係以基礎拋石構成。
在該前述段部的右端放置填充有內填材的袋體,在該處使波從右側撞擊,判斷填充有內填材的袋體的安定性。
關於填充有內填材的袋體的配置的位置,在海岸線附近,流體力作用最強,乃係評價袋體的安定性最嚴苛的條件。
另外,此處,在以水平部(150mm)中的坡面的下降部端部為起點來設置袋體的模型時,在水平部中之袋體的模型直徑比150mm小,與坡面上升部存在間隙。量測在該間隙移動時的開始與結束。
將波造成的袋體的模型的移動的開始設為「開始點」,將袋體的模型抵碰到坡面上升部時判斷為「結束」。
其結果顯示於表1。表1係顯示為安定時的W為75mm至110mm的8個階段中的H、H1、W/H1、最安定的袋材直徑、W/W0、判定、及受災時的波高。此處,所謂的受災時的波高,指的是袋體變為不安定時的波高。此外,受災時的波高乃係對各個條件進行3次對波浪的安定性實驗,擷取受災時的波高進行平均之值。
◎為即使波高為10cm以上仍安定的情況(case)。
○及●為波高在8.5cm以上至未達10.0cm而安定的情形。
×為波高未達8.5cm而翻起、傾倒、滑動而流出的情形,×A代表翻起而不安定的狀況,×B代表傾倒而不安定的情形。
另外,參照表1,◎的資料(data)絕大部分都是H<H1,這看起來異於圖1。這是因為在將袋體吊起時,於網與內填材之間產生空間的緣故。當沒有空間,便形成內填材被固定住的袋體,喪失對置放場所的跟隨性。因此而存在此種情形。
針對此等資料,於圖6顯示橫軸採用直徑W、縱軸採用W/H1時的圖表。從圖6可知,將確認為袋體10是對波浪最安定的狀態時(表1中判定為◎者,圖6的圖表中將以●表示的點連接而成的曲線)的約束繩長度H1與直徑W之比以近似曲線表現時,以下式表示:
W/H1(直徑/約束繩長度)=0.0016×W^2-0.178×W+6.63
另外,此處,所謂的「最安定的狀態」,係指從上述的「開始點」到「結束」為止之間,袋體沒有翻起、移動和傾倒移動等之狀態,表示表1的受災時的波高成為最大數值者。
此外還可知,能夠針對波浪保證安定性的極限點乃係波高8.5cm至未達10.0cm,針對此狀態的袋體,當將約束繩長度H1與直徑W之比以近似曲線表現時,以下式表示(表1中判定為○者,圖6的圖表中將以◆表示的點連接而成的曲線):
W/H1(直徑/約束繩長度)=0.0016×W^2-0.178×W+5.5(以一點鏈線表示)
及以下式表示(表1中判定為●者,圖6的圖表中將以■表示的點連接
而成的曲線):
W/H1(直徑/約束繩長度)=0.0016×W^2-0.178×W+7.9(以二點鏈線表示)。
依所得的曲線,當W/H1(直徑/約束繩長度)變大,袋體的高度便變高,會因重心位置變高而傾倒,明顯喪失安定性。(一點鏈線的線段(line))。
當W/H1(直徑/約束繩長度)變小,袋體的約束性便喪失而翻起,明顯喪失安定性。(二點鏈線的線段)
落在上述曲線的範圍內的袋體的形狀為對波浪最有效的袋材的形狀。
實際上的袋體10,依其大小而有4t用、6t用、8t用等,各者的W和H1等當然相異。因此,根據表1的結果,針對予以無因次化後的情形進行說明。
當依上述實驗結果訂定對波浪的安定性時,表1中所示的受災時的波高的最大值為11.7cm,此時的袋體直徑為100mm。因此,在予以無因次化時,根據上述的結果,採用對波浪最安定的形狀亦即表1中第6列所示的資料,從該結果定義W0=100mm,以該值對袋材直徑進行除法運算,藉此予以無因次化。
結果顯示於圖7。參照圖7,將在袋材內填有石材時的袋體10的直徑設為W,將從袋體10的底部起貫通其中心而到袋材的綁口繩13基端位置為止的約束繩14的長度設為H1,將對波之狀態為最安定時的袋體10的直徑設為W0,此時,以下式構成的袋體顯示出對波浪最安定的形狀。
W/H1(直徑/約束繩長度)=15.898×(W/W0)^2-17.784×(W/W0)+6.6314
依所得的曲線,當W/H1(直徑/約束繩長度)變大,袋體的約束性能便喪失,產生翻起的可能性,明顯喪失安定性。(一點鏈線的線段)
當W/H1(直徑/約束繩長度)變小,袋體的高度便變高,會因重心位置變高而產生傾倒的可能性,明顯喪失安定性。(二點鏈線的線段)
藉由使袋體的形狀落在由一點鏈線的線段、二點鏈線的線段圍起的範圍中,對作用波浪確保能夠避免翻起和傾倒造成的移動的安定性。為了將該範圍以形狀進行數值化,以使袋體製作時的管理容易進行,使用W的尺寸有3個以上的資料的點製成表2。
接著,針對W/H1的預定的範圍進行說明。W/H1的預定的範圍係根據上述的式子:
W/H1(直徑/約束繩長度)=15.898×(W/W0)^2-17.784×(W/W0)+6.6314。
如上述,將在袋材填充有內填材時之對波為最安定時的袋體的直徑設為W0,以下式表示的曲線成為最安定的形態:
W/H1=15.898×(W/W0)^2-17.784×(W/W0)+6.6314
此處,曲線的斜率係設為相同,針對截距亦即6.6314,從實驗資料決定上限、下限的範圍。
此處,予以無因次化後的上限的曲線式為下式:
W/H1=15.898×(W/W0)^2-17.784×(W/W0)+7.9
下限的曲線式成為下式:
W/H1=15.898×(W/W0)^2-17.784×(W/W0)+5.5。
依上述的曲線式,取出上限與下限的截距值及最安定之形態的截距值,便成為以下的數值範圍。
亦即,成為5.5至6.6314至7.9,且成為83%至100%至119%的範圍。
另一方面,針對無因次化前亦同。曲線式係當依上述的實驗資料將袋體的約束繩長度H1與袋體的直徑W之比以近似曲線表現時,以下式表示的曲線成為最安定的形態。
W/H1=0.0016×W^2-0.178×W+6.63
此處,同上述,曲線的斜率係設為相同,針對截距亦即6.63,從實驗資料決定上限、下限的範圍。
結果,上限的曲線式為下式:
W/H1=0.0016×W^2-0.178×W+7.9
下限的曲線式成為下式:
W/H1=0.0016×W^2-0.178×W+5.5
依上述的曲線式,取出上限與下限的截距值及最安定之形態的截距值,
便得到以下的數值範圍。
亦即,從5.5至6.63至7.9得到83%至100%至119%的範圍。
從以上可知,袋體安定的範圍乃係W/H1為最小比率亦即83%至119%的範圍。
藉由加入約束繩,能夠約束內填材的移動,而為了進一步提高安定性,求取約束繩的最佳值,這已經知道如何求取。
另外,當使用該式而求取H1=W/(15.898×(W/W0)^2-17.784×(W/W0)+6.6314),便能夠求取與W的值相應的袋材的約束繩之填充內填材後的最佳的固定位置的長度,從而能夠提供具有該種構成的袋體的製造方法。
圖8係顯示在約束繩明示填充內填材後的最佳的固定位置的長度之袋體的製造方法之圖。參照圖8,在本實施型態的袋體的製造中,將袋材11以使位於其開口的吊繩15搭掛在製作框17的開口端的方式放入逆六角錐台形的袋體的製作框17的內部。此時,綁口繩13插通在設於袋材11之開口的吊繩15下方的網目,約束繩14的一端固定在袋材11的底部16a,約束繩14的另一端係通過袋材11的中心而被取出至袋材11外部。在此狀態下,將石材等內填材12投入至袋材11的內部。
此處,從約束繩14的底部16a,根據上述式子取求H1,在該所求得的長度的約束繩位置預先標記(marking)最佳的約束繩的固定位置(在圖8中以●標示)。藉由該標記,可在袋體的製造時知道將繩綑綁在哪個位置較佳。
之後,以吊繩15將袋材的開口收閉,將其周圍藉由綁口繩13綑綁,完成袋體,將約束繩14與吊繩15結為一體,且將袋體從製作框17取出。
約束繩14係較佳為合成纖維製的繩或帶。
另外,列舉約束繩的長度H1的計算例供參考,表1中的判定顯示為◎的袋體當中,W=75mm(實際尺寸2625mm)的袋體,其約束繩的長度H1為1190mm,W=90mm(實際尺寸3150mm)的袋體,其約束繩的長度H1為910mm,W=110mm(實際尺寸3850mm)的袋體,其約束繩的長度H1為612mm。
另外,在上述實施型態中係針對在袋材的底部安裝1條約束繩的情形進行說明,但並不限於此,約束繩係亦可包括將袋材的底部的網捆束後朝口部方向上拉而成的網。
此外,在上述實施型態中係針對在1條約束繩位置預先標記最佳的約束繩的固定位置的情形進行說明,但並不限於此,亦可為:約束繩為將袋材的底部的網捆束後朝口部方向上拉而成的網的集合體及與其連結的繩之組合,且於此等構件明示有最佳的約束繩的固定位置。
以上,參照圖式說明了本發明的實施型態,但本發明並不限定於圖示的實施型態。對於圖示的實施型態,能夠在與本發明相同的範圍內或均等的範圍內加上各種修正和變形。
(產業上的利用可能性)
本發明的袋體係對波浪最具安定性,故有利於作為對波浪安定的袋體來使用。
Claims (7)
- 一種袋體,係含有具有底部及開口部的袋材,且在前述開口部係設有吊繩,在前述底部係設有通過前述開口部而被取出的約束繩;袋體為在前述袋材填充內填材而形成;前述袋材係在被填充前述內填材時,收閉前述開口部;且將前述袋體的直徑設為W,將從前述袋體的底部起貫通其中心而到前述袋材的綁口繩基端位置為止的前述約束繩的長度設為H1,將在前述袋材填充有內填材時之對波為最安定時的袋體的直徑設為W0,此時,直徑與約束繩長度之比W/H1係落在以下式表示的曲線為中心的上下的預定的範圍內,W/H1(直徑/約束繩長度)=15.898×(W/W0)^2-17.784×(W/W0)+6.6314。
- 如請求項1所述之袋體,其中,前述預定的範圍為83%至119%的範圍。
- 如請求項1或2所述之袋體,其中,前述約束繩為合成纖維的繩或帶。
- 如請求項1或2所述之袋體,其中,前述約束繩係包括將前述袋材的底部的網捆束後朝口部方向上拉而成的網。
- 如請求項4所述之袋體,其中,在前述開口部設有綁口繩在前述吊繩之下方,前述開口部係藉由前述綁口繩而收閉;且前述約束繩係與前述吊繩及前述綁口繩組合。
- 如請求項4所述之袋體,其中,前述約束繩為將前述袋材 的底部的網捆束後朝口部方向上拉而成的網的集合體及與其連結的繩之組合,且明示有最佳的約束繩的固定位置。
- 一種袋體的製造方法,係請求項6所述之袋體的製造方法,該製造方法含有下述步驟:準備袋體的製作框之步驟;及準備袋材之步驟,該袋材具有位於開口的吊繩、設在該吊繩之下部的綁口繩、及一端固定在袋材之底部的約束繩;且該製造方法含有下述步驟:在約束繩明示約束繩於袋體的最佳的固定位置,將袋材以使位於該開口的吊繩搭掛在製作框的開口端的方式放入製作框的內部,在使約束繩另一端通過袋材的中心而被取出至袋材之外部的狀態下,將內填材投入至袋材直到達到最佳的約束繩的固定位置為止之步驟;及在內填材的投入後,藉由綁口繩將袋材的開口收閉,藉由約束繩與吊繩將袋體從製作框取出之步驟。
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