Hướng dẫn thiết kế cống trong đồ án tốt nghiệp

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP May 14, 2014



T u n g K e n

-

0 9 7 4 2 7 7 9 8 6
–

t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page
1

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG
TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
“ Tài liệu được tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau và một chút xíu hiểu
biết của bản thân nhằm giúp các bạn sinh viên trong quá trình làm đồ án tốt
nghiệp. Mình học ĐH GTVT nên hướng dẫn cũng theo trình tự đồ án của
trường GT. Nếu có nhầm lẫn hi vọng các bạn điều chỉnh và sửa đổi giúp. Hi
vọng là không ”
Trước khi vào thiết kế, cần tìm hiểu qua chút về cống để có thể hình dung ra cấu tạo
của cống. Hiểu được cấu tạo cống thì bước vào thiết kế sẽ dễ dàng hơn rất nhiều.
Hơn nữa hiểu cấu tạo của cống thì việc trả lời các câu hỏi tốt nghiệp cũng khá ngon.
I – KHÁI NIỆM VỀ CỐNG
- Cống là một công trình nhân tạo khá phổ biến trên một tuyến đường. Tác dụng chủ
yếu của cống là dùng để thoát nước của các dòng chảy thường xuyên hay định kỳ
chảy qua phía dưới nền đắp, ngoài ra cống còn làm đường chui dân sinh.

- Khẩu độ cống là chiều rộng lớn nhất của tiết diện thoát nước. Trường hợp cống có
nhiều lỗ thì khẩu độ được tính bẳng tổng số khẩu độ của mỗi lỗ.
- Số lượng các công trình thoát nước trên tuyến phụ thuộc vào điều kiện địa hình,
khí hậu trong đó cống chiếm 80%-:-90% số lượng các công trình thoát nước. Ở
Việt Nam đối với đường cấp IV miền núi trung bình 1km đường có 4-:-9 cái cống.
Giá thành xây dựng cống thường chiếm 10%-:-20% giá thành toàn bộ tuyến.
- Cống khác cầu nhỏ ở chỗ là nước chảy trong cống không những chỉ có chế độ
chảy không áp mà còn có loại chảy có áp hoặc bán áp và chiều cao đất đắp trên
đỉnh cống (kể cả chiều dày kết cấu áo đường) tối thiều là 0,5m (đối với đường ôtô)
còn đối với đường sắt tối thiểu là 1,0m.
- Khi giá thành xây dựng cống và cầu như nhau thì việc lựa chọn dùng cống có
những ưu điểm sau:
+) Cống không làm thay đổi các điều kiện chuyển động của xe ôtô chạy trên
đường khi qua vị trí cống; không hạn chế mặt đường và lề đường; không
yêu cầu thay đổi loại kết cấu mặt đường trên cống.
+) Việc bố trí cầu trên đường cong (cong bằng hoặc cong đứng) hay trên đường
dốc thường gây nên sự phức tạp về kết cấu; song đối với cống có thể bố trí
HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP May 14, 2014



T u n g K e n

-

0 9 7 4 2 7 7 9 8 6
–

t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m

Page
2

một cách dễ dàng với bất kỳ một tổ hợp nào của biểu đồ và trắc dọc mà vẫn
không gây nên sự phức tạp của kết cấu.
+) Do nằm sâu dưới nền đường nên sự tăng tải trọng của đoàn xe ít ảnh hưởng
đến cống. Vì vậy khi nâng cấp đường (tăng cấp tải trọng) ít khi phải tăng
cường cống (nhất là khi chiều cao đất đắp trên đỉnh cống  2m).
+) Người ta chỉ dùng cầu khi mà cống không thể đảm bảo thoát hết nước chảy
qua đường.
II – PHÂN LOẠI CỐNG:
Dễ rồi, phần này các bạn đã quá rõ hoặc google search cũng ra thôi. Phân loại
theo vật liệu làm cống, phân loại theo hình dạng, phân loại theo chế độ chảy, phân
loại theo số lỗ cống,… Nói chung phân loại theo kiểu gì là do người ta đặt. Chi tiết
thì các bạn tự tìm hiểu.
III – CẤU TẠO CỐNG.
Khi biết cấu tạo cống các bạn có thể vẽ và bố trí tốt cống trên bản vẽ tốt nghiệp,
sẽ hiểu các thông số cần chọn, bố trí cốt thép.

Cấu tạo một cống bao gồm 3 bộ phận cơ bản như sau:
 Đầu cống
 Thân cống
 Móng cống



H×nh 1- 1. Các thành phần cấu tạo cơ bản của cống
1- đốt cống ; 2- tường đầu cống ; 3- tường cánh cống ; 4- gia cố sân cống
5- móng thân cống ; 6- móng đầu cống ; 7- khe nối đốt cống ; 8- đất đắp trên cống

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP May 14, 2014



T u n g K e n

-

0 9 7 4 2 7 7 9 8 6
–

t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page
3

(a). Đầu cống
- Tác dụng:
+) Điều tiết dòng nước chảy vào và chảy ra khỏi cống;
+) Giữ ổn định cho mái dốc nền đắp hai đầu cống;
+) Giữ ổn định cho cống không bị dịch chuyển dọc.
- Các bộ phận cơ bản của đầu cống gồm có:
+) Tường đầu, tường cánh được xây bằng đá hộc, gạch nung hoặc bê tông
M150. Mặt ngoài cống và phần tiếp giáp giữa tường đầu với nền đất trát lớp
vữa xi măng M100 dày 1cm.
+) Sân cống và gia cố thượng, hạ lưu cống.
- Các dạng đầu cống: Có nhiều kiểu khác nhau nhưng phổ biến gồm có các kiểu
sau đây:

+) Kiểu hành lang:
 Đặc điểm: có hai tường kéo dài song song với tim cống, được uốn cong
ở hai đầu ngoài và có chiều cao không đổi.
 Ưu điểm: cải thiện tốt điều kiện dòng chảy, tổn thất thuỷ lực nhỏ mặt
khác do có hai tường kéo dài song song nên bậc nước dầu tiên trước
cống bị đẩy lùi và nằm hoàn toàn ngoài đầu cống mà không rơi vào
trong thân cống.
 Nhược điểm: tốn vật liệu và thi công tương đối phức tạp.
+) Kiểu tường cánh chéo:
 Đặc điểm: Là dạng cải tiến của kiểu hành lang, có hai tường cánh được
đặt mở rộng đầu ra phía ngoài và chiều cao thay đổi dần, phù hợp với độ
dốc của mái dốc nền đường. Góc mở tốt nhất của tường cánh so với tim
cống khoảng 30
0
đối với tường cánh thượng lưu và từ 12
0
-:-15
0
đối với
tường cánh hạ lưu. Trường hợp lưu tốc hạ lưu không lớn lắm thì dùng
chung góc mở 30
0
cho cả 2 phía.
 Ưu điểm: cải thiện tốt diều kiện dòng chảy, tổn thất thuỷ lục nhỏ và cấu
tạo đơn giản dễ thi công. Vì vậy đây là loại được sử dụng rất phổ biến.
 Nhược điểm: bậc nước đầu tiên trước cống không nằm hoàn toàn ở
ngoài đầu cống mà rơi một phần vào trong thân cống. Để khắc phục và
tăng khả năng thoát nước cho cống có thể tôn cao đoạn thân cống kề với
đầu cống thượng lưu.
Trong đồ án chúng ta hay sử dụng kiểu tường cánh chéo.

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP May 14, 2014



T u n g K e n

-

0 9 7 4 2 7 7 9 8 6
–

t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page
4

+) Kiểu 1/4 nón:
 Đặc điểm: gồm tường đầu và hai phần 1/4 hình nón. Kiểu này có đặc
điểm tương tự kiểu tường cánh chéo.
 Ưu điểm: so với kiểu tường cánh chéo thì tiết kiệm được bê tông hai
tường cánh mà thay bằng hai khối đất 1/4 nón có mặt ngoài lát đá.
 Nhược điểm: việc xây dựng hai khối 1/4 nón tương đối phức tạp.
+) Kiểu tường đầu và kiểu cổ áo:
 Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, dễ thi công và tốn ít vật liệu.
 Nhược điểm: không cải thiện điều kiện dòng chảy của dòng nước qua
cống dẫn đến tổn thất thuỷ lực lớn.
+) Kiểu hình loa:
 Ưu điểm: có hình dạng phù hợp với dòng chảy, đảm bảo điều kiện của
dòng nước qua cống là tốt nhất, giảm sức cản thuỷ lực.

 Nhược điểm: thi công tương đối phức tạp.
(b). Thân cống
- Là bộ phận chủ yếu của cống cho nước thoát qua dưới nền đường và chịu toàn
bộ tải trọng của đất xung quanh và của đoàn xe tác dụng lên nó.
- Tải trọng tác dụng không phân bố đều theo chiều dọc cống: phần giữa cống có
trị số lớn nhất sau đó giảm dần về hai phía đầu cống, do đó nền đất dưới cống
thường bị lún không đều dẫn đến cống dễ bị uốn dọc hoặc bị nứt vỡ. Do đó
người ta thường chia thân cống thành các đoạn, ở giữa các đoạn bố trí một khe
phòng lún bằng các vật liệu đàn hồi như đay tẩm bitum, matit bitum, được
nhét đầy và kín các khe tránh cho nước không bị thấm xuống nền đất.
- Đối với các loại cống tròn thi công lắp ghép người ta thường đúc cống thành
các đoạn nhỏ có chiều dài 1 đốt là 1m, còn đối với các loại cống thi công đổ
liền tại công trường (cống hộp) người ta thường chia ra làm nhiều đoạn, mỗi
đoạn có chiều dài thường 3-:-5m.
HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP May 14, 2014



T u n g K e n

-

0 9 7 4 2 7 7 9 8 6
–

t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page
5

H×nh 1- 2. Sơ đồ tải tọng tác dụng dọc theo thân cống
1- áp lực tác dụng do hoạt tải ; 2- áp lực tác dụng do tĩnh tải


(c). Móng cống
- Có tác dụng truyền và phân chia áp lực của tải trọng xuống nền đất và giữ ổn
định cho cống theo phương thẳng đứng. Trong một số trường hợp móng hai
đầu cống còn có tác dụng giữ ổn định dọc cống, không cho cống bị trôi và
chống thấm nước vào nền đất dưới móng cống.
- Móng cống có cấu tạo tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất và yêu cầu kỹ thuật của
công trình. Thông thường nền móng của cống được chia làm 3 loại bao gồm:
+) Loại I: móng cống đặt trên nền đất thiên nhiên. Loại móng này áp dụng đối
với loại đất nền là sỏi cuội, cát chặt, sét cứng có cường độ > 2,5kg/m
2
. Cao
độ đặt cống trên mực nước ngầm tối thiểu là 0,3m.
+) Loại II: móng cống là một lớp đệm đá dăm trộn cát. Loại móng này áp dụng
đối với nền là đá phong hoá hoặc lớp đất sét, cát hạt nhỏ, nền đất không
thoát nước.
+) Loại III: móng được xây bằng đá có cường độ 40kg/m
2
trở lên hoặc gạch
mác M100 xây bằng vữa xi măng mác M100, làm bằng bê tông hoặc BTCT
lắp ghép. Loại móng này được áp dụng đối với tất cả các loại đất sét, đất cát
có cường độ tính toán lớn hơn ứng suất tính toán dưới đất móng.
- Căn cứ vào đặc điểm cấu tạo của các loại móng cống mà người ta lại chia ra
làm loại là móng mềm và móng cứng. Móng cứng là loại móng cống được đặt
trên nền đá tự nhiên hay móng đá xây, bê tông, bê tông độn đá hộc, hoặc

BTCT.
1
2
HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP May 14, 2014



T u n g K e n

-

0 9 7 4 2 7 7 9 8 6
–

t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page
6

- Khi xây dựng các cống có mặt cắt ngang lớn trong nền đất yếu hoặc nền đất
đắp cao hoặc cống có độ dốc lớn nên dùng kiểu móng cống dạng khối để tránh
cho cống không bị biến dạng cục bộ do móng bị lún không đều.
(d). Đất đắp trên cống
- Để bảo vệ thân cống và lớp sơn phòng nước thì sau khi xây xong cống phải
đắp ngay đất trên các đoạn cống, đất đắp trên cống dùng như loại đất đắp nền.
Khi đắp phải chia thành từng lớp dày 15-:-20cm.

Trong đồ án tốt nghiệp, chúng ta hay sử dụng cấu tròn có D=1-2m. Trong hướng dẫn
này mình sẽ hướng dẫn các bạn thiết kế cống tròn. Cống hộp cũng tương tự, chỉ khác

về mặt cắt thôi, còn các thông số khác như móng cống và đầu cống thì tương tự.



CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỐNG
TRONG PHẠM VI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- B1: Tính diện tích lưu vực (F) trên bình đồ 1:10 000
Các bạn tiếng hành khoanh lưu vực trên bình đồ, cách khoanh như sau : Xác định vị
trí đường tụ thủy cống sẽ đi qua, lưu vực sẽ là toàn bộ sườn đồi xung quanh đường tụ
thủy này mà nước sẽ đổ về. Như vậy ranh giới khoanh sẽ là các đường phân thủy bao
đường tụ thủy mà ta định thiết kế cống qua. Việc khoanh lưu vực chỉ mang tính chất
gần đúng chứ ko thể chuẩn 100%.

B2: Xác định lưu lượng tính toán (Q
tt
):

Công thức tính này các bạn đã học trong môn thủy văn rồi, cách dễ nhất
là từ công thức Q cần tính ở dưới, các bạn đi lần lượt xác định từng thông
số một, chủ yếu là tra bảng nên không có vấn đề gì khó khăn.

Quy trình thiết kế cầu nhỏ, cống của Bộ Giao thông vận tải quy định tính lưu
lượng lớn nhất (lưu lượng thiết kế) Q
tk
:
Q
tt
= A
p
*α*H

p
*δ
l
*F (m
3
/s)
H
p
– lượng mưa ngày (ứng với tần suất thiết kế);
HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP May 14, 2014



T u n g K e n

-

0 9 7 4 2 7 7 9 8 6
–

t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page
7

Lưu lượng mưa ngày H
p
ứng với tần suất thiết kế p% xác định theo tài liệu đo
đặc của trạm khí tượng thủy văn gần nhất hoặc tham khảo tài liệu thống kê (xem phụ

lục 1).
Để tính toán khẩu độ cống cần xác định được lưu lượng nước dồn về theo tần
suất thiết kế p (phụ thuộc vào cấp hạng đường):
V
tk
> 80km/h p = 2%
V
tk
≤ 80km/h p = 4%
F – diện tích lưu vực (đã tính trên B1)
α – hệ số dòng chảy lũ xác định theo bảng, phụ thuộc vào đặc trưng lớp đất mặt
của lưu vực, lượng mưa ngày H
p
và diện tích lưu vực F (xem bảng 2.8);
A
p
– mô đun tương đối của dòng chảy lớn nhất (khi Q = 1)
A
p
= q
p
/(α*H
p
)
q
p
– mô đun dòng chảy.
A
p
xác định theo bảng 2.9 phụ thuộc vào:

 Đặc trưng địa mạo thủy văn của lòng sông Ф
L
;
 Thời gian tập trung dòng chảy trên sườn dốc τ
s
;
 Phân khu mưa rào (vùng mưa).
1
1 1
3
4 4
1 1
1000
( )
L
P
L
m i F H




i
l
– độ dốc lòng sông, suối, dòng chảy (‰);
L – chiều dài lòng chính (km);
m
l
– hệ số nhám của lòng sông, suối, dòng chảy (bảng 2.10).
Thời gian tập trung dòng chảy trên sườn dốc τ

s
xác định theo bảng 2.11 phụ
thuộc vào vùng mưa và đặc trưng địa mạo của sườn dốc Ф
S
.
0,6
0,3 0,4
( )
s
S
s s p
B
m i H




i
s
– độ dốc sườn lưu vực (‰);
b
s
– chiều dài bình quân của sườn lưu vực, m
m
s
– hệ số nhám của sườn dốc (tra bảng 2.12)
Với những lưu vực có diện tích lớn hơn 10 km
2
trong các miền địa lý khác nhau,
khi thiếu tài liệu có thể lấy thời gian nước chảy trên sườn dốc τ

s
gần đúng như sau:
 vùng rừng già với lưu vực không có đầm lầy: 60 – 100 phút, với lưu vực
có đầm lầy: 150 phút.
HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP May 14, 2014



T u n g K e n

-

0 9 7 4 2 7 7 9 8 6
–

t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page
8

 Vùng rừng non: 40 – 60 phút;
 Vùng đồng cỏ và đồng cỏ khô cằn: 20 – 40 phút;
 Vùng cồn cát: 10 – 15 phút;
 Vùng núi: 10 – 60 phút.
Với địa hình khá lồi lõm hoặc đất lẫn ít đá, lấy giới hạn dưới, với sườn dốc
bằng phẳng lấy giới hạn trên.
δ
l
– hệ số điều tiết lưu lượng lớn nhất do ao hồ (xem bảng 2.13)

Khi ao hồ, đầm lầy ở vùng trung lưu hoặc rải đều trên lưu vực thì δ
l
lấy theo trị
số bình quân của hai cột.



HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP May 14, 2014



T u n g K e n - 0 9 7 4 2 7 7 9 8 6 – t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page 9



HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP May 14, 2014



T u n g K e n - 0 9 7 4 2 7 7 9 8 6 – t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page 10

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP May 14, 2014

T u n g K e n - 0 9 7 4 2 7 7 9 8 6 – t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page 11
HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP May 14, 2014



T u n g K e n - 0 9 7 4 2 7 7 9 8 6 – t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page 12

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP May 14, 2014



T u n g K e n - 0 9 7 4 2 7 7 9 8 6 – t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page 13



HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP May 14, 2014



T u n g K e n - 0 9 7 4 2 7 7 9 8 6 – t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m

Page 14

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP May 14, 2014



T u n g K e n - 0 9 7 4 2 7 7 9 8 6 – t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page 15




HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014




T u n g K e n

-

0 9 7 4 2 7 7 9 8 6
–

t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page 16
Vậy là các bạn đã tính xong Q
tt
.

B3: LỰA CHỌN CẤU TẠO CỐNG.

Sau khi tính được Q
tt
tiếp theo là xác định xem sử dụng cống hay cầu nhỏ?
Nếu là cống sử dụng loại cống gì? Khẩu độ như thế nào? Chế độ chảy ra sao.

- Cơ sở lựa chọn :
Nguyên tắc:
- Sử dụng vật liệu địa phương; trước hết tranh thủ dùng đá, tiết kiệm xi măng
sắt thép;
- Áp dụng rộng rãi thiết kế mẫu và thiết kế lắp ghép để đạt mục đích xây dựng
nhanh. Trong phạm vi một tuyến đường nên cố gắng dùng ít kiểu loại cống
và cùng khẩu độ để tập trung chế tạo hàng loạt, đơn giản bớt điều kiện xây
lắp.
- Trong những điều kiện sau đây nên dùng cống:
+) Khi cống có khả năng thoát hết lưu lượng nước tính toán.
+) Chiều cao đất đắp trên cống không bị hạn chế.
Ngoài những điều kiện trên mới dùng cầu nhỏ.
- Độ tin cậy về khai thác của cống lớn hơn cầu nhỏ, vì cống có thể cho thoát
qua lưu lượng lớn hơn lưu lượng tính toán của bản thân cống. Do vậy khi lũ
lớn, cống có khả năng bền vững hơn cầu nhỏ.

- Khi lưu lượng tính toán lớn mà thượng lưu không có điều kiện tích nước thì
phải xét khả năng chuyển sang làm cầu nhỏ.
- Khi tuyến qua sông suối ở nơi khúc ngoặt có bồi hoặc vùng đá chảy, bùn
chảy hay ứ tích nghiêm trọng thì nên dùng cầu nhỏ, vì nếu dùng cống dễ ứ
tắc, khó nạo vét.
- Nơi khe sâu nền đắp rất cao, việc dùng cống hay cầu cần phải so sánh các chỉ
tiêu kinh tế kỹ thuật mà quyết định. Nền đắp cao có điều kiện nền móng tốt
HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014




T u n g K e n

-

0 9 7 4 2 7 7 9 8 6
–

t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page 17
thì kinh phí thi công nền đắp thường đắt hơn cầu. Thường nền đắp cao 25-:-
30m thì 1m cầu gần bằng 1m nền đắp.
- Vùng đầm lầy để giảm ứng suất đáy móng, tốt nhất là dùng cầu, không nên
dùng cống.
- Khi thiết kế thoát nước trên sườn núi, nếu dùng cầu nhỏ và cống mà giá

thành không chênh lệch nhau bao nhiêu thì nên dùng cầu. Đặc biệt là vùng
nền đào sườn núi, lưu lượng nước lớn thi khi đó nên dùng cầu nhỏ và phía
thượng lưu làm dốc nước hay các công trình phụ trợ khác.
- Khi tuyến đường qua vùng hồ chứa nước hay qua các dòng nhánh thì tốt nhất
là dùng cầu, trường hợp lưu lượng nhỏ thì mới xét đến dùng cống.
- Ở những đoạn quy hoạch thuỷ lợi, hệ thống thoát nước của thành phố hay
các nhà máy, công trường, hầm mỏ, phải tăng tường liên hệ với các đơn vị
hữu quan, khi bố trí cầu cống cần phải xét tổng hợp, phải kiểm tra ảnh hưởng
nước dâng không nên thu hẹp khẩu độ, nên phân tán, không nên sát nhập.
- Vùng đất yếu, nếu đặt cống dễ bị lún mạnh làm chìm cống, dễ bị đọng nước,
đọng bùn bảo dưỡng không tiện, vì vậy nên làm cầu nhỏ.
Tóm lại trong công việc cũng như đồ án thì:
Khi lưu lượng dòng nước tính toán dưới 15m
3
/s thì nên dùng cống tròn
BTCT sẽ có giá thành rẻ hơn cầu với bất kỳ chiều cao nền đắp nào. Khi chiều
cao nền đắp tối thiểu không đảm bảo thì nên dùng cầu nhỏ hay cống bản nổi.
Khi lưu lượng nước trên 20m
3
/s, nếu chiều cao nền đắp thoả mãn yêu cầu tối
thiểu thì trong nhiều trường hợp dùng cống rẻ hơn cầu. Khi chiều cao nền đắp
lớn hơn 5-:-6m khối lượng mố cầu tăng nhanh thì trường hợp này dùng cống
vòm đá xây dựng hay bê tông rẻ hơn cầu.
Coi như Q
tt
< 15m
3
/s (thường là thế). Ta lựa chọn cống thiết kế là cống tròn BTCT.

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014




T u n g K e n

-

0 9 7 4 2 7 7 9 8 6
–

t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page 18
*, Xác định khẩu độ cống:
- Cống có 3 chế độ chảy: có áp, bán áp và không áp.
(a). Cống làm việc ở chế độ chảy tự do (không áp):
- Khả năng thoát nước của cống được tính theo công thức:

)h2g.(H.ω.V.ωQ
CCδCC


(1)
Trong đó:

 h
C
: chiều sâu nước tại mặt cắt thu hẹp ở cửa vào của cống (m).
g
V
0,730,9hh
2
C
KC


 h
K
: chiều sâu phân giới là chiều sâu dòng chảy ứng với chế độ nước
chảy phân giới.
 
C
: diện tích mặt cắt ướt thu hẹp của dòng chảy trong cống được tính
với chiều sâu thu hẹp h
C
; (m
2
)
 V
C
: lưu tốc ở mặt cắt có chiều sâu h
C
(m/s)
 


: hệ số lưu tốc ; 

= 0,85 đối với các loại đầu cống thông thường
ngoại trừ hình loa.
 H: chiều sâu nước dâng trước cống được tính theo công thức:

2
δ
2
C
C
2g.
V
hH


(Phương trình Becnuli) (2)
 Thay 

= 0,85 ;
g
V
0,730,9hh
2
C
KC

vào (2) ta có:

C

2
C
h2
g
V
43,1H 
(3)
- Thay (3) vào (1) ta có:
HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014




T u n g K e n

-

0 9 7 4 2 7 7 9 8 6
–

t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page 19

2gH.ω.85,0Q
C


(4)
- Đối với cống mặt cắt hình chữ nhật thì 
C
= b.h
C
= 0,5.b.H do đó:

3/23
1,33.b.H2gH.0,425.bQ 

(b). Cống làm việc ở chế độ chảy bán áp:
- Khả năng thoát nước của cống được tính theo công thức:

)h2g.(H.ω.ε.V.ωQ
CCC


(5)
Trong đó:
 H: chiều sâu nước dâng trước cống
 h
C
= 0,6 . h
T

 h
T
: chiều cao lòng cống
 : diện tích mặt cắt ngang cống
 Hệ số lưu tốc 

= 0,85 đối với các loại đầu cống thông thường; 

=
0,95 đối với đầu cống hình loa.
 Hệ số co hẹp:  = 0,6 đối với cống hình chữ nhật ;  = 0,65 đối với
cống tròn.
- Thay vào (1) ta có:

)h6,02g.(H.ω.51,0Q
T

(6)
(c). Cống làm việc ở chế độ chảy có áp
- Khả năng thoát nước của cống được tính theo công thức:

)h2g.(H.ω.Q
T


(7)


HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014

T u n g K e n

-

0 9 7 4 2 7 7 9 8 6
–

t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page 20
Trong đó:
 h
T
: chiều cao lòng cống
 : diện tích mặt cắt ngang cống

Trong đồ án tốt nghiệp, ta chọn chế độ chảy của cống là không áp, tính Q đối
với trường hợp chế độ chảy không áp.
Để nhanh và đơn giản người ta đã lập sẵn các bảng tra về khả năng thoát nước của
cống cho từng loại cống với các khẩu độ khác nhau. Tham khảo thêm tại phần phụ
lục sách "Thiết kế đường ôtô tập 3 - Công trình vượt sông" của NXB Giáo dục).
Khi làm đồ án tốt nghiệp, các bạn dùng cách tra bảng phụ lục sách.





HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014




T u n g K e n

-

0 9 7 4 2 7 7 9 8 6
–

t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page 21

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014




T u n g K e n

-

0 9 7 4 2 7 7 9 8 6
–

t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page 22

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014




T u n g K e n

-

0 9 7 4 2 7 7 9 8 6
–

t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page 23

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014

T u n g K e n

-

0 9 7 4 2 7 7 9 8 6
–

t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page 24
Các bạn nên download hoặc xem trong sách cho rõ để tra. Phía trên mình có copy
bảng tra đó cho các bạn.
Các bạn lựa chọn sao cho với khẩu độ lựa chọn thì năng lực thoát nước Q của
cống lớn hơn Q
tt
lúc đầu là ok.

Ví dụ như sau:
Hãy chọn phương án khẩu độ cống tròn kiểu tường cánh chéo để thoát lưu lượng
nước Q = 9 m
3
/s, chiều cao nền đắp là H
đ
; chế độ chảy là không áp hoặc có áp.
- Chiều cao nền đắp tối thiểu trên cống được tính theo công thức:

aδH

min
n
1


và
a'HH
min
n
2


Trong đó: : khẩu độ thoát nước của cống tròn.
: chiều dày đỉnh cống.
a: chiều cao đất đắp tối thiểu trên đỉnh cống; a = 0,5m.
a': chiều cao tối thiểu của nền đắp so với mực nước dâng trước cống; a' = 0,5m
khi chảy tự do và a' = 1,0m khi chảy bán áp và có áp.
H: chiều cao nước dâng trước cống.






HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014

T u n g K e n

-

0 9 7 4 2 7 7 9 8 6
–

t u a n t u n g v u @ g m a i l . c o m


Page 25
Phương
án
Khẩu
độ cống

 (m)
Chiều
dày
 (m)
Số lỗ
cống,
n
Lưu
lượng
qua
mỗi
lỗ
(m

3
/s)

Chế độ
chảy
Nước
dâng
trước
cống
H (m)

Lưu
tốc
trong
cống
V
(m/s)
min
n
1
H

min
n
2
H

1

1,50

0,15

2

4,50

Bán áp

2,01

3,0

2,15

3,01

2 1,50 0,15 3 3,00
Không
áp
1,47 3,1 2,15 1,97
3

1,25

0,13

2

4,50

Bán áp

3,24

5,8

1,88

4,24

4

1,25

0,13

3

3,00

Bán áp

1,89

3,8

1,88

2,89

5 1,25 0,13 4 2,25
Không
áp
1,33 3,0 1,88 1,83
6

1,00

0,12

3

3,00

Bán áp

3,16

6,0

1,62

4,16

7

1,00

0,12

4

2,25

Bán áp

2,07

4,5

1,62

3,07


- Từ kết quả trên ta thấy nếu chiều cao đất đắp H
đ
không hạn chế tức là:
H
đ
 max (
min
n
1
H
;
min
n
2

H
)
thì ta có thể chọn phương các phương án (1) ; (3) và (6) là những phương án có số
lỗ cống ít; trong phương án (1) và (3) thì nên chọn phương án (3) vì có khẩu độ bé
hơn. Việc còn lại là so sánh giữa phương án (3) với (6) về giá thành xây dựng để
lựa chọn phương án xây dựng có giá thành rẻ hơn.

Xong. Vậy là các bạn đã xong 3 bước từ tính toán thủy văn đến lựa chọn được
khẩu độ cống phù hợp để thoát nước.
Tiếp theo sẽ là phần bố trí cống.