Brevet FR2537180A1 — publié le 19840608

La présente invention concerne les culées de pont et elle porte plus particulièrement sur des culées de pont construites en terre stabilisée. Les culées de pont classiques consistent couramment un massif en béton armé qui supporte toutes les réactions des appuis du pont, aussi bien dans la direction verticale que dans la direction horizonta- le La zone voisine du tablier du pont peut être construite en terre qui peut être stabilisée d'une certaine manière, mais la masse de terre est fondamentalement indépendante du massif de béton On peut également construire des culées de pont dans lesquelles de la terre stabilisée absorbe la charge verticale et horizontale du tablier du pont, mais ceci exige une poutre d'appui relativement massive, reposant sur la terre stabilisée, et la longueur totale du tablier du pont doit être prolongée d'environ un mètre à chaque extrémité Ceci augmente le coût du pont, et lorsqu'une structure en terre stabilisée est offerte à titre de remplace- ment à une construction classique utilisant un massif en béton armé, il est nécessaire de reprendre la conception du pont complet, à cause de l'augmentation de longueur De telles culées de pont sont décrites dans le brevet G B 1 550 135. On a maintenant trouvé qu'il était possible de construire des culées de pont en terre stabilisée dans lesquelles la charge verticale du tablier du pont es-t supportée de façon pratiquement indépendante de la masse de t-erre, tandis que cette dernière absorbe toutes les forces horizontales. L'invention procure donc une culée de pont en terre stabilisée comprenant une masse de terre compactée qui contient des éléments de renfort destinés à stabiliser la masse, et il existe des moyens de support qui sont placés en contact avec cette masse et à-proximité d'une surface pratiquement verticale de celle-ci, et ces moyens suppor- tent la charge verticale du tablier du pont, tandis que les forces horizontales sont pratiquement toutes absorbées par la masse de terre stabilisée. Les moyens de support consisteront de façon générale en un ensemble de piliers verticaux reposant sur une semelle et portant une poutre d'appui Les piliers seront normalement en béton armé, mais pourront en fait être construits avec n'importe quel matériau durable, pratiquement incompressible L'utilisation de moyens de support de char- ge indépendants exige que la fondation en terre soit stable, pour éviter des déformations ultérieures de la masse de terre stabilisée; dans le cas contraire, une telle déformation pourrait transmettre des forces destructives aux moyens de support La semelle consistera normalement en une dalle de béton armé classique. Comme indiqué ci-dessus, il est important que la poutre d'appui soit aussi proche que possible de la face avant de la culée, afin de maintenir à un minimum la longueur du tablier du pont Par conséquent, les piliers ou d'autres moyens de support verticaux destinés à supporter la charge verticale seront avantageusement situés aussi près que possi- ble de la face avant de la masse de terre Cette dernière comportera normalement un parement de retenue de terre qui est relativement mince et flexible et n'est pas destiné à supporter des charges horizontales ou verticales notables Ce parement peut ainsi être placé immédiatement en avant des piliers verticaux des moyens de support et il peut en fait être pratiquement formé d'un seul tenant avec eux. On notera que la forme de construction considérée protège les piliers ou des moyens de support analogues contre le flambement, ce qui permet à ceux-ci d'avoir une section transversale relativement faible et d'être relativement flexibles Des renforts noyés dans la masse de terre maintiennent effectivement les moyens de support en position (par l'in- termédiaire du parement), et ceci empêche un flambement vers l'extérieur, tandis que la masse de terre elle-même empêche un flambement vers l'inté- rieur Le flambement latéral est empêché par la masse de terre située entre les piliers et/ou par la rigidité du parement dans son plan, lorsque les piliers sont formés d'un seul tenant avec le parement. Le tablier du pont reposera normalement sur des blocs d'appui sur la surface supérieure de la poutre d'appui, et ces blocs seront généralement alignés avec précision avec les centres des piliers de support situés au-dessous. Pour contribuer à la séparation des forces verticales et hori- zontales, la poutre d'appui peut dans certains cas être-montée de façon glissante sur les sommets des piliers,-par exemple sur des appuis glissants ou à rouleaux Cependant, la poutre d'appui sera généralement coulée sur place de façon à être formée d'un seul tenant avec les sommets des piliers. Le terrain voisin du tablier du pont sera évidemment au même niveau que la surface supérieure du tablier, c'est-à-dire notablement plus haut que les sommets des piliers Par conséquent, il est souhaitable de prévoir une masse de terre supérieure s'élevant jusqu'au niveau exigé et ayant une face verticale située immédiatement en arrière de la poutre d'appui et-à l'extrémité du tablier reposant sur cette poutre Un panneau de retenue de terre sera normalement établi sur cette face verticale Ce panneau peut consister en un mur monolithique ou bien il peut être fixé à des éléments de renfort noyés dans la masse de terre Un tel panneau peut en fait être commodément formé d'un seul tenant avec la poutre-d'appui, de façon que cette dernière soit maintenue contre un mouvement vers l'extérieur et de façon que les forces horizontales soient absorbées par les éléments de renfort Il est également possible que la masse de terre située derrière le panneau soit stabilisée par-exemple par cimentation, au lieu de l'être par des éléments de renfort Pour empêcher que des forces verticales, résultant du passage de charges mobiles sur la route située au-dessus, ne soient transmises à la poutre d'appui par l'intermé- diaire du panneau précité, ce qui aurait pour effet d'excentrer la résultante de la charge verticale, le tablier du pont s'étend avantageu- sement au-dessus du sommet du panneau Cependant, si on ne fait pas ceci, il est possible de compenser de telles forces en plaçant les blocs d'appui supportant le tablier du pont en avant de l'axe des sommets des piliers, au-dessous de la poutre d'appui. Selon une variante, il est possible de permettre un certain mouvement indépendant de la poutre d'appui et du panneau Dans ce cas, le panneau est placé à une courte distance derrière la poutre d'appui et il est fixé à des bandes de renfort qui sontnoyées dans la masse de terre supérieure. Dans la construction des culées de pont conformes à l'invention, il est important que toutes les déformations de la masse de terre stabili- sée qui apparaissent pendant la construction aient eu lieu avant la mise en place des éléments verticaux des moyens de support, par exemple les piliers en béton La culée est donc construite en deux phases distinctes. Dans la première phase, la masse de terre est construite d'une manière classique (par exemple comme dans les brevets G B 1 069 361, G B 1 324 686 et/ou G B 1 550 135, à l'exception de la mise en place de la semelle pour les moyens de support) Ainsi, les renforts et les élé- ments de parement, qui sont normalement des plaques rigides ou flexibles ou des plaques qui s'articulent les unes aux autres, sont mis en position au fur et à mesure que les couches de la masse de terre sont empilées les unes sur les autres, avec compactage de la charge de terre à chaque éta- ge Des déformations progressives cumulées de la masse de terre se pro- duisent à ce stade du fait que des forces de friction sont mobilisées dans les éléments de renfort pour fournir la structure stable désirée A ce stade, des espaces verticaux doivent être formés dans la masse de terre pour l'introduction ultérieure des piliers ou d'autres moyens de support. Une fois que la masse de terre a été construite jusqu'à son niveau le plus élevé, et que toutes les déformations créées par le poids de la masse de terre se sont produites, toute déformation ultérieure sera négligeable, en supposant que le sol de fondation soit stable On peut ensuite, dans la seconde phase de construction, introduire les piliers verticaux ou d'autres moyens de support dans les espaces verticaux qui ont été prévus dans ce but, sans aucune nécessité de permettre un mouve- ment relatif de la terre et des moyens de support. Un aspect supplémentaire de l'invention consiste donc en un procédé de construction d'une culée de pont en terre stabilisée, dans lequel on construit une masse de terre à partir de couches de terre successives et d'éléments de renfort, et on fixe des éléments de parement aux extrémités des éléments de renfort pour former une face pratiquement verticale, en prévoyant des espaces verticaux près de cette face vertica- le, pour l'introduction ultérieure de moyens de support destinés à porter le tablier du pont, et après que la masse de terre a été construite et que la déformation de la masse de terre sous l'effet de son propre poids s'est produite, on introduit des moyens de support dans ces espaces. Il est généralement très commode d'introduire les piliers ou d'autres moyens de support en coulant du béton dans les espaces verticaux précités (par exemple au moyen d'un tube plongeur), avantageusement après l'introduction d'armatures métalliques appropriées. Les espaces verticaux pour l'introduction des piliers ou d'autres moyens de support sont très commodément obtenus au moyen de tubes creux verticaux ayant des dimensions appropriées, qui sont placés du côté arrière des panneaux de parement, de façon que lorsque le pare- ment est assemblé, ces sections de tube coopèrent pour former une série de tuyaux continus depuis la semelle jusqu'au sommet du parement. Ainsi, un autre aspect supplémentaire de l'invention procure un élément de parement pour une culée de pont comprenant une dalle dont des bords sont prévus de façon à coopérer avec les bords d'éléments de parement adjacents, et qui comporte une section de tube sur la face arrière, de façon que pendant l'utilisation, l'élément de parement puisse coopérer avec des éléments similaires d'une manière telle que les sections de tube forment ensemble un tube vertical prévu pour recevoir du béton. On peut construire de telles sections de tube en béton, d'un seul tenant avec le béton des panneaux de parement, ou bien on peut les construire à partir de tubes relativement minces, par exemple en feuille de matière plastique, en ciment armé de fibres, etc, fixés à des panneaux de parement classiques De tels tubes peuvent être des sections tubulaires de matière fixées à intervalles aux panneaux de parement, ou des sections en U de matière en feuille qui sont ouvertes du côté de la surface arrière des panneaux de parement, de façon qu'au moment o on coule le béton, le pilier résultant soit formé d'un seul tenant avec le parement Une autre possibilité consiste à donner aux panneaux de pare- ment une structure en caisson, avec des tuyaux formés à l'intérieur Il peut être avantageux que les joints horizontaux entre les sections de tuyau soient munis de parties d'extrémité à emboîtement ou filetés. Il peut être avantageux que les tuyaux verticaux soient revê- tus d'une matière compressible telle que du feutre, dans le but d'absorber de faibles mouvements différentiels entre la terre stabilisée et les piliers. Les joints horizontaux entre les sections de tube formées de la manière ci-dessus peuvent être munis de plaques de recouvrement fle- xibles, par exemple en t 8 le mince, en matière plastique, etc, pour empê- cher une perte de liquide à partir du béton coulé Lorsque de tels tubes sont minces et flexibles au point de risquer d'être écrasés pendant la construction de la masse de terre stabilisée, ils peuvent avantageuse- ment être emplis de granulats pendant la construction, ce qui évite l'écrasement tout en empêchant un raidissement prématuré du parement. Dans ce cas, on peut fabriquer les piliers en béton en injectant un cou- lis par un tube introduit préalablement Les piliers peuvent quelquefois consister en un mélange de granulats et de béton ou même, pour de petites applications, en sable compacté. Si la masse de terre est construite jusqu'à la hauteur exacte de la route avant que les piliers soient introduits, il est nécessaire de créer un panneau de parement supérieur, comme mentionné précédemment, qui retient la terre immédiatement en arrière des positions prévues pour la poutre d'appui et le tablier du pont Si, pour des raisons se rapportant à la construction du tablier du pont, il n'est pas possible de former un tel panneau de parement supérieur, il peut être souhaitable de soumettre la culée à une surcharge temporaire, sur une pente montant pratiquement jusqu'au niveau de la route, cette surcharge étant partiellement suppri- mée lorsque la superstructure est construite Cependant, du fait que la masse de terre entre les sommets des piliers et la route est relativement mince, en comparaison de la masse principale de terre stabilisée, il peut ne pas être nécessaire de produire une surcharge du type ci-dessus, et un simple remplissage de terre jusqu'au niveau exigé après l'achèvement de la structure du pont peut être suffisant. Il est de pratique courante de prévoir dans une culée de pont une dalle de sol de transition, adjacente à l'extrémité du tablier du pont, mais supportée-par la section de terre de la culée Ceci prend en compte le tassement de la terre dû à l'instabilité du sol de fonda- tion Du fait que des culées conformes à l'invention ne seront normale- ment pas construites sur des fondations en sol instable, une telle dalle de transition ne sera jamais strictement nécessaire, puisque la déforma- tion de la culée après la construction est négligeable On peut néan- moins prévoir une dalle de transition dans certains cas Il est possible qu'une extrémité de la dalle de transition repose sur un épaulement ou 2537180; sur une plaque établi à l'extrémité du tablier du pont, de façon que toutes les forces verticales descendent de manière centrale par les blocs d'appui Dans ce cas, la dalle de transition protège commodément des char- ges de trafic le sommet d'un panneau de retenue de terre quelconque, situé derrière la poutre d'appui On peut cependant laisser entre la dalle de transition et le sommet du pont un espace recouvert par un joint de route dilatable, auquel cas une extrémité de la dalle de transition peut être supportée par le panneau de retenue de terre; ceci exige, comme indiqué ci-dessus, que les blocs d'appui supportant le tablier du pont se trouvent en avant de l'axe des piliers. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation, et en se référant aux dessins anne- xés sur lesquels La figure 1 montre une coupe verticale d'une culée de pont con- forme à l'invention, Les figures 2 à 5 montrent des vues en plan d'éléments de pare- ments équipés de sections de tube pour la construction de piliers, La figure 6 montre une coupe verticale de la partie supérieure d'une culée de pont conforme à l'invention, La figure 7 montre une coupe verticale de la partie supérieure d'une culée de pont comportant une dalle de transition, La figure 8 montre une coupe verticale de la partie supérieure d'une culée de pont comportant un joint de route mais pas de dalle de transition, La figure 9 montre une coupe verticale de la partie supérieure d'une culée de pont comportant un joint de route et une dalle de transi- tion, mais sans structure d'appui glissante au-dessous de la poutre d'appui, Les figures 10 12 représentent des coupes verticales d'autres culées de pont selon l'invention. Dans la culée de pont représentée sur la figure 1, une dalle de fondation 1 porte une rangée de piliers parallèles 2, et une poutre d'appui 3 repose sur la surface supérieure de chaque pilier 2 ou est formée d'un seul tenant avec cette surface Les piliers 2 sont fixés par des étriers 6 à un parement consistant en dalles de parement à verrouil- lage, 5, montées bord à bord Une masse de terre 7, stabilisée par des couches de renforts en bandes d'acier, 8, conformément aux brevets G B 1 069 361 et G B 1 324 686, entoure les piliers et s'étend vers l'arrière pour constituer le corps principal de la culée, le parement 5 étant fixé aux extrémités des bandes de renfort, par exemple par boulon- nage de ces bandes sur des pattes en acier encastrées dans le parement. La poutre d'appui 3 est fixée de façon similaire aux bandes de renfort 8 Le tablier -9 du pont repose sur des blocs d'appui 10 qui se trouvent directement au-dessus des axes des piliers 2 La masse de terre qui se trouve au-dessus du niveau de la poutre d'appui 3 n'est pas stabilisée par des renforts et elle s'élève jusqu'au tablier du pont, en venant en contact avec lui. La figure 2 montre un élément de parement 5 en béton armé classique, qui comporte sur sa face arrière une section de tube creuse, 11, également en béton armé Des-pattes 12 sont prévues pour la fixation aux bandes de renfort. La figure 3 montre un élément de parement similaire à celui de la figure 2, dans lequel l'intérieur creux de la section de tube 11 présente une section transversale circulaire. La figure 4 montre un élément de parement en béton armé por- tant des sections de tube 13 en tôle mince, qui sont fixées à la dalle de parement par des étriers 14. La figure 5 montre un élément de parement en béton armé, 5, portant un canal en tôle mince 15, fixé à la face arrière de l'élément de parement par l'intermédiaire d'un joint 16. Dans la mise en oeuvre, les éléments de parement 5 représentés sur les figures 2-5 peuvent être assemblés verticalement, bord à bord, de façon que les sections de tube arrière respectives 11, 13 ou 15 coopèrent pour former un tube vertical, les joints horizontaux entre les sections de tube étant équipés de couvre-joints pratiquement étanches. Il peut être avantageux de revêtir les sections de tube avec une matière compressible telle que du feutre. Dans la construction représentée sur la figure 6, la poutre d'appui 3 est montée sur les piliers 2 qui sont fixés aux éléments de parement 5 attachés aux bandes de renfort 8 Un panneau de retenue 17 en béton armé est formé d'un seul tenant avec la poutre d'appui 3 De tels panneaux sont habituellement coulés en même temps que la poutre d'appui. Cependant, en pratique, des éléments de parement classiques du même type que les éléments de parement 5 (mais sans les sections de tube arrière) peuvent être équipés de barres d'armature s'étendant vers-l'extérieur à partir de leurs faces, et la poutre d'appui peut ensuite être coulée en contact avec le parement assemblé, pour former une structure intégrée. Il peut être souhaitable de couler également la poutre d'appui en con- tact avec les sommets des piliers, de façon qu'elle soit intégrée à ceuxci Des bandes de renfort supplémentaires 8 peuvent être fixées à l'arrière du panneau 17 pour stabiliser la masse de terre à ce niveau. De telles bandes peuvent être fixées à la fois aux parties supérieure et inférieure du panneau 17 (comme il est représenté), ou bien elles peuvent être fixées uniquement à la partie inférieure, dans la région de la pou- tre d'appui Le tablier 9 du pont s'étend au-dessus du sommet du panneau 17 de façon à le protéger contre des charges verticales Les charges qui sont transmises aux piliers 2 par l'intermédiaire des blocs d'appui 10 sont centrées dans toute la mesure du possible, compte tenu des effets de distorsion de la masse de terre de support et des petites différences de niveau entre les piliers et les bandes de renfort, qui déséquilibrent les efforts horizontaux. Dans la structure représentée sur la figure 7, une dalle de transition 18 est montée sur un épaulement 19 du tablier 9, de façon à- protéger le panneau 17 contre des charges verticales, et à compenser tout mouvement différentiel de la terre et du tablier du pont. Dans la structure représentée sur la figure 8, le panneau 17 est indépendant de la poutre d'appui 3 et il est supporté séparément par des bandes de renfort Le tablier 9 s'étend au-dessus du panneau 17 pour le protéger contre des charges verticales. La structure représentée sur la figure 9 comporte une dalle de transition 18 qui repose sur un épaulement 20 du panneau de retenue de terre 17 Des forces verticales sont ainsi transmises au panneau 17, et du fait que celui-ci est formé d'un seul tenant avec la poutre d'appui 13, de telles forces tendent à décentrer la charge qui s'exerce sur les piliers 2 Dans cette structure, la poutre d'appui 3 est formée d'un seul tenant avec les sommets des piliers 2, ce qui fait que ces der- niers sont soumis à un effort de flexion composite et doivent absorber les forces horizontales provenant de la poutre Ceci est cependant par- tiellement compensé par le fait que les blocs d'appui 10 sont amenés en avant de l'axe des piliers Les éléments de renfort fixés-à la poutre d'appui n'ont alors pratiquement pas de fonction autre que celle de supporter la poussée de la terre. La structure représentée sur la figure 10 comporte un panneau de retenue 17 formé d'un seul tenant avec la poutre d'appui 3, comme sur la figure 6 Cependant, la terre située derrière le panneau de retenue 17 est stabilisée par des moyens autres que des bandes de renfort, par exemple par cimentation. La structure représentée sur la figure il ne comporte pas de panneau derrière la poutre d'appui 3, mais le tablier 9 comporte un pro- longement 20 qui se trouve derrière la partie supérieure de la poutre d'appui 3, qui est fixée à des éléments de renfort 8 Il est cependant possible de prolonger plus bas le prolongement 20, auquel cas il n'y a- pas d'éléments de renfort et la terre située derrière le prolongement 20 est alors de préférence stabilisée par cimentation, par exemple. La structure représentée sur la figure 12 comporte un panneau de retenue 17 formé d'un seul tenant avec la poutre d'appui 3, comme sur la figure 6 Cependant, le tablier 9 lui-même ne s'étend pas au-dessus du panneau 17, mais une dalle de transition 18 est supportée en liaison avec le tablier 9, par une plaque 21 La dalle 18-comporte un épaulement 22 qui a pour fonction de positionner le sommet du panneau 17 Le panneau 17 est de préférence fixé à des renforts 8 noyés dans la terre derrière le panneau, et en partie au-dessous de la dalle 18 La terre peut cepen- dant être stabilisée par d'autres moyens, comme par exemple par cimenta- tlon, auquel cas il n'y a pas de bandes de renfort fixes au panneau 17. tion, auquel cas il n'y a pas de bandes de renfort fixées au panneau 17. REVENDICATIONS 1 Culée de pont en terre stabilisée comprenant une masse de terre compactée contenant des éléments de renfort dans le butde stabili- ser la masse, caractérisée en ce qu'elle comprend, en contact avec la masse et près d'une surface pratiquement verticale de celle-ci, des moyens de support qui supportent la charge verticale du tablier du pont, tandis que les forces horizontales sont presque toutes absorbées par la masse de terre stabilisée. 2 Culée selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de support comprennent un ensemble de piliers verticaux reposant. sur une semelle - 3 Culée selon l'une quelconque-des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la masse de terre porte un parement de retenue de terre, au moins sur ladite surface verticale. 4 Culée selon la revendication 3, caractérisée en ce que le parement est formé d'un seul tenant avec les moyens de support. Culée selon la revendication 4, caractérisée en ce que le parement comprend des éléments de parement à verrouillage, dont certains au moins sont formés d'un seul tenant avec des piliers verticaux qui constituent les moyens de support. 6 Elément de parement pour une culée de pont suivant l'une des revendications 1 à 5,caractérisé en ce qu'il comprend une dalle ayant des bords prévus de façon à coopérer avec les bords d'éléments de parement ad- jacents, et comportant -une section de tube sur la face arrière, de façon qu'à-la mise en oeuvre, l'élément de parement puisse coopérer avec des élé- ments similaires d'une manière telle que leurs sections de tube constituent ensemble un tube vertical prévu pour recevoir du béton. 7 Elément de parement selon la revendication 6, caractérisé en.ce qu'il est construit en béton armé. 8 Procédé de construction d'une culée de pont en terre stabi- lisée, caractérisé en ce qu'on construit une masse de terre à partir de couches de terre successives et d'éléments de renfort, et on fixe des éléments de parement aux extrémités des éléments de renfort pour former une face pratiquement verticale, des espaces verticaux étant formés près de cette face verticale pour l'introduction ultérieure de moyens de support destinés à porter le tablier du pont, et après que la masse de terre a été construite et que la déformation de la masse de terre sous l'effet de son propre poids a eu lieu, on introduit des moyens de- support dans lesdits espaces. 9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les espaces verticaux sont pratiquement tubulaires et les moyens de support sont des piliers formés en introduisant du béton dans ces espaces. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les espaces verticaux sont formés par des tubes verticaux formés d'un seul tenant avec des éléments de parement fixés aux éléments, de renfort pendant la construction de la masse de terre. 11 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que, après l'introduction des moyens de support, on établit sur eux une pou- tre d'appui destinée à porter le tablier du pont.