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 300 đối với tường cánh thượng lưu và từ 120-:-150 đối với
tường cánh hạ lưu. Trường hợp lưu tốc hạ lưu không lớn lắm thì dùng
chung góc mở 300 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/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.
1
2