Header Page 1 of 146.

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014

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

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

ung Ken - 0974277986– [email protected]
Footer Page 2 of T146.

Page 2


Header Page 3 of 146.

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014

(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.

Footer Page 3 of T146.

Page 3


Header Page 4 of 146.

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014

+) 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

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/m2. 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/m2 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.

ung Ken - 0974277986– [email protected]
Footer Page 5 of T146.

Page 5


Header Page 6 of 146.

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014

ung Ken - 0974277986– [email protected]
Footer Page 6 of T146.

Page 6


Header Page 7 of 146.

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014

Lưu lượng mưa ngày Hp 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):
Vtk > 80km/h
p = 2%
p = 4%
Vtk ≤ 80km/h
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);
Ap – mô đun tương đối của dòng chảy lớn nhất (khi Q = 1)
Ap = qp/(α*Hp)
q p – mô đun dòng chảy.
Ap xác định theo bảng 2.9 phụ thuộc vào:
 Đặc trưng địa mạo thủy văn của lòng sông ФL;
 Thời gian tập trung dòng chảy trên sườn dốc τs;

khi thiếu tài liệu có thể lấy thời gian nước chảy trên sườn dốc τs 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.
ung Ken - 0974277986– [email protected]
Footer Page 7 of T146.

Page 7


Header Page 8 of 146.

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014

 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.
δl – 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 δl lấy theo trị
số bình quân của hai cột.

ung Ken - 0974277986– [email protected]
Footer Page 8 of T146.

Page 8


Footer Page 11 of 146.

May 14, 2014

Page 11


Header Page 12 of 146.

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ung Ken - 0974277986– [email protected]
Footer Page 12 ofT 146.

May 14, 2014

Page 12


Header Page 13 of 146.

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ung Ken - 0974277986– [email protected]
Footer Page 13 ofT 146.

May 14, 2014

Page 13



Vậy là các bạn đã tính xong Qtt .
B3: LỰA CHỌN CẤU TẠO CỐNG.
Sau khi tính được Qtt 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
Tung Ken - 0974277986– [email protected]

Footer Page 16 of 146.

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 Qtt < 15m3/s (thường là thế). Ta lựa chọn cống thiết kế là cống tròn BTCT.

Tung Ken - 0974277986– [email protected]

Footer Page 17 of 146.

Page 17


Header Page 18 of 146.

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014

*, 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:
Q  ωC . VC   δ . ωC . 2g.(H  h C )

(1)

Trong đó:
 hC: chiều sâu nước tại mặt cắt thu hẹp ở cửa vào của cống (m).
h C  0,9h K  0,73


g

(3)

- Thay (3) vào (1) ta có:

Tung Ken - 0974277986– [email protected]

Footer Page 18 of 146.

Page 18


Header Page 19 of 146.

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014

Q  0,85. ωC . 2gH

(4)

- Đối với cống mặt cắt hình chữ nhật thì C = b.hC = 0,5.b.H do đó:
Q  0,425.b . 2gH 3  1,33.b.H 3/2

(b). Cống làm việc ở chế độ chảy bán áp:
- Khả năng thoát nước của cống được tính theo công thức:
Q  ωC . VC   . ε . ω . 2g.(H  h C )



HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014

Trong đó:
 hT: 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.

Tung Ken - 0974277986– [email protected]

Footer Page 20 of 146.

Page 20


Header Page 21 of 146.

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tung Ken - 0974277986– [email protected]

Footer Page 21 of 146.



Header Page 24 of 146.

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CỐNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

May 14, 2014

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 Qtt 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 m3/s, chiều cao nền đắp là Hđ; chế độ chảy là không áp hoặc có áp.
- Chiều cao nền đắp tối thiểu trên cống được tính theo công thức:
H min
n1    δ  a
H min
n 2  H  a'

và
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;

Lưu
lượng
Chế độ
qua
chảy
mỗi
lỗ
(m3/s)

Nước
dâng
trước
cống
H (m)

V
(m/s)

May 14, 2014

H min
n1

H min
n2

1

1,50



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

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


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.
Tung Ken - 0974277986– [email protected]

Footer Page 25 of 146.

Page 25