Brevet FR2619839A1 — publié le 19890303

La présente invention est relative à url port du type constitué d'un tablier constituant une vr" e de circulation reliant deux appuis et d'au moi ns u r, pylône supportant le tablier par l'intermédiaire de haubans tendus entre le tablier et ledit pylôr,e, ce pylône reposant sur des fondations, et à un procédé de construction d'un tel pont. Les ponts du type qu'on vient d'indiquer, surtout s'ils sont de grandes dimensions, sont considérés, de même que les ponts d'autres types, comme des ouvrages essentiellement fixes, qu'il est hors de question de déplacer, même sur une petite distance. Les quelques opérations par lesquelles on a déplacé un pont sans le démonter ont été saluées comme des exploits techniques sans lendemain. Lorsqu'on désire remplacer, sur le même site, un pont existant par un autre plus solide ou adapté à une circulation accrue, il est nécessaire d'interrompre la circulation pendant le temps de la démolition du pont ancien, puis pendant celui de la constructior,. au même endroit, du pont nouveau, et il est clair que si on disposait d'un moyen pour déplacer l'un des ponts, le temps où la circulation est interrompue pourrait être considérablement réduit, car la construction du pont nouveau pourrait commencer à proximité avant la fin de la destruction du pont ancien. L'invention a donc pour but de fournir un pont de type indiqué au début du présent texte et qui puisse être déplacé sur une faible distance après avoir été construit sans qu'il soit nécessaire de procéder à un démontage même partiel. Ce résultat est atteint en prévoyant que - les espacements des points d'accrochage des haubans sur le tablier sont calculés en fonction du poids des différentes parties du tablier pour que la résultante des efforts transmis par chaque pylône à la fondation correspondante soit essentiel 1 ement dépourvue de composante horizor-ltale, - il est prévu des moyens pour supprimer toute réaction entre les extrémités du tablier et les appui s, - la liaison entre chaque pylône et sa fordati or comporte des moyens pour permettre le déplacement hori z ont a 1 du pylône par rapport à sa fondation, sans le désolidariser du tablier. I1 apparaîtra clairement à l'homme de métier que le résultat des mesures ci-dessus est que, si on supprime toutes liaisons entre le tablier et les appuis, le pont ne subit aucun déplacement et reste en équilibre sur son ou ses pylônes. Lorsque les liaisons aux appuis sont supprimées, s'il n'y a qu'un pylône le pont se trouve dans un équilibre rappelant celui d'un fléau de balance, si bien qu'il y aura lieu de prévoir des moyens pour l'empêcher d'osciller. Si, au contraire, le pont comprend plusieurs pylônes, il est stable par lui-même. Cette seconde situation est donc, en général, préférable. Par "appuis", il faut entendre évidemment les liaisons du tablier avec le sol ferme, mais il peut s'agir également, dans le cas d'un pont de grar,de longueur et qui comprend plusieurs arches, d'une autre partie du pont. On conçoit, en effet, que, dans un tel cas, si on désire déplacer le pont dans son ensemble, il y aura lieu de scinder l'ensemble de l'ouvrage en plusieurs ponts partiels, chaque pont partiel répondant, éventuellement, aux conditions ci-dessus, et en même temps, constituant un appui pour le pont partiel qui le suit. Au cas, relativement fréquent dans les ouvrages de grandes dimensions, où la travée entre deux pylônes a une longueur supérieure au double de la distance entre un appui et le pylône voisin, c'est à-dire où les deux parties de tablier supporté par un pylône de part et d'autre de ce dernieI- n'ont pas la même longueur, il est avantageux de prévoir que la structure du tablier est choisie de façon que s o n poids par unité de longueur soit plus faible entre les pylônes qu'entre pylônes et appuis, et que l'espa- cément des haubans entre pylônes et l'espacement des haubans entre pylône et appui, soit choisie de façon que l'équation a = kb soit respectée, a étant l'espacement des haubans entre pylônes, b l'espacement des haubans entre pylône et appui, k étant le rapport des poids par unité de longueur dans les parties correspondantes du pont. Le respect de cette équation fait qu'il n'est pas besoin de prévoir de lestage additionnel pour l'équilibrage des masses. Ce résultat peut être- atteint en prévoyant que i-a travée entre deux pylônes a un tablier à structure mixte : dalle en béton et ossature porteuse métallique, alors que la partie entre pylône et appui a un tablier entièrement en béton. On conçoit que, la structure mixte étant, dans son principe, plus légère qu'une structure totalement en béton, on puisse obtenir des différences de masses entre les différentes parties du tablier. L'invention fournit également un procédé de construction d'un pont tel que défini ci-dessus, qui présente pour particularité qu'on construit le pont en plaçant les pylônes sur un emplacement provisoire des fondations, éventuellement on élargit ultérieurement ces fondations, puis on déplace les pylônes pour les amener sur les fondations définitives. Suivant une modalité intéressarlte, on CUUS- trust le pont à côté d ' u n p o n t a n c i e r, à r o a p 1 a c t r puis on détruit le pont ancien et o n déplace le piit jusqu'à 1 'emplacement du pont ancien, d an s ue diiectiuri essentiellement transversale. Suivant une autre modalité intéressante, pour obtenir un ouvrage de grande largeur de tablier on cor-lstruit deux ponts ayant un tablier de largeur plus faible, puis on rapproche transversalement les deux ponts jusqu'à les rendre jointifs. Cette dernière modalité permet de construire chaque moitié de pont sans être gêné par l'autre moitié, qui peut être déjà mise en utilisation. On peut, par exemple, construire les deux demi-ponts de chaque côté d'un ouvrage pI-éexistant à détruire, puis les mettre en utilisation provisolIe, pendat la la destruction de l'ouvrage ancien. Suivant une particularité intéressante de l'invention, on déplace au moins un pylône dans une directio longitudiale pour pour compenser les variatiuns de longueur du tablier dues au fluage ou au retrait. Cette modalité, qui permet d'obtenir de façon simple une compensation qui est pratiquement impossible à obtenir dans la technique classique, assure l'absence de composante horizontale au niveau de la liaison entre chaque pylône et sa fondation, ainsi que l'absence de réaction au niveau des appuis. Dans la pratique, pour déplacer les pylônes sur les fondations, on opère de la façon suivante on munit les pieds des pylônes de moyens d'accrochage de câbles horizontaux du type des câbles de précontrainte, puis on tire sur ces câbles, avec le matériel usuel de mise en précontrainte, en prenant appui sur une console solidaire de la fondation, ou sur un autre pylône s'il s'agit de rapprocher deux pylônes. L ' inventiorl va maintenarlt être exposée plus en détail à l'aide d'exemples pratiquesillustrés à l'aide des dessins, parmi lesquels Figure I est une vue d ' ensemble, eri élévation, d ' un pont selon 1 ' invention . Figure 2 est une coupe transversale montrant côte à côte un pont à détruire et le pont conforme à 1 'invention et destiné à le remplacer. Figure 3 est une coupe transversale, analogue à la figure 2, et montrant la situation finale. Figure 4 est une coupe transversale relative à un autre mode de remplacement d'un pont à détruire. Figure 5 est une coupe transversale analogue à la figure 4, mais montrant la situation finale. Figure 6 est une vue en coupe transversale du pied d'un pylône et de sa fondation. Figure 7 est une coupe partielle longitudinale montrant les mêmes parties que la figure 6. Figure 8 est une vue de dessus relative aux mêmes parties que la figure 6. Figure 9 est une vue analogue à la figure 6, mais illustrant une variante. Sur la figure 1, le lecteur aura reconnu un pont à haubanage en éventail; avec un tablier 1, deux pylônes 2, reposant sur des fondations 3, et dont le sommet est relié au tablier par des câbles 4. Le repère 5 désigne les appuis. On observera que la distance entre un pylône 3 et l'appui le plus proche 5 est inférieure à la demi distance entre les deux pylônes 2, ce qui se traduit par le fait que la distance a entre les points d'accrochage des câbles situés entre les deux pylônes est supérieure à la distance b entre les points d'accrochage des câbles situés entre un pylône et l'appui 5 le plus proche. Comme on l'a dit plus haut cette différence est compensée par le fait que le tablier, dans la rouie 6 comprise entre le pylône et 1 'appui le plus proche, a un poids par unité de longueur supérieur à so posas dans la zone 7 comprise entre deux pylônes. Plus précisément, cette compensation est obtenue, sans utilistation de masses de compensation, en prévoyant que le tablier, dans la zone 6, est entièrement en béton, alors que dans la zone 7, il est d'une structure plus légère, c'est-à-dire avec une dalle de circulation en béton, et une ossature raidisseuse au moins en partie en acier. Le calcul exact des masses est à la portée de l'homme de métier. La figure 2 montre, vus selon la longueur des ponts, une pile 10 d'un pont ancien qu'il s'agit de détruire et de remplacer, et, à côté, un pylôr,e 2 d o r o u v e a u pont, conforme à l'invention, destiné à le remplacer. On suppose que la pile 10 et le pylône 2 sort situés en aligriement, d a ris une direction perpen- diculaire à l'allongement des ponts. Cette situation se présente souvent, notamment dar,s le cas où la largeur et la position de chenaux de navigation ne doivent pas être modifiés. Elle présente, e outre, l'avantage suivant : le sol au voisinage des fondation 11 de la pile 10 est compacté et stabilisé depuis longtemps, ce qui est de nature à limiter les déplacements du nouveau pont consécutivement à sa mise en place. En outre, si les fondations 11 sont bonnes, il est possible d'en incorporer une partie dans les fondations du nouveau pont. On observera que les fondations3 du pylône 2, sur. la figure 2, paraissent incomplètes. Cela est voulu, car on a laissé une place suffisante pour permettre la démolition de l'ancien pont 10, ainsi que le contrôle éventuel des fondations 11 de ce dernier en vue de leur réutilisation par ir.corporatlùr, do r les fondations 3. Si on se reporte maintenant à la figure 3, on voit que la pile 10 du pont ancier a totalement disparu, et que la fondation 3 du pylore 2 s'est considérablement étendue vers la droite de la figure, incorporant, s'il est besoin, des él émeri t s de l'ancienne fondation 11. La figure 3 montre le pylône 2 en cours de déplacement dans le sens de la flèche 1 2. L'axe vertical 13, risible sur les figures 2 et 3, montre la positior, de l'ancienne pile 10 et elle permet de se rendre compte de l'emplacement final du pylône 2 quand il aura fini son déplacement. On a également représenté sur la figure 3, en traits mixtes, la position du pylône 2 au moment d e sa construction. Les figures 4 et 5 montrent une variante du procédé exposé aux figures 2 et 3. On y retrouve la pile 10- du pont à détruire, mais cette fois, au lieu d'un pylône 2 situé d'un seul côté de cette pile 10, on voit deux pylônes égaux 2a, 2b situés de part et d'autre de la pile 10, posés chacun sur une fonda tio 3a, 3b. A la figure 5, la pile 10 a été démolie, les fondations 3a, 3b ont été prolongées jusqu'à se rejoindre en une fondation unique 3, et les pylônes 2a, 2b, ont été rapprochés l'un de l'autre, jusqu'à venir sensiblement dans leur position définitive. On voit que le pont final sera en réalité constitué de deux ponts jumeaux. Les figures 6 à 8 montrent des détails du pylône 2 et de sa fondation 3, dans le cas exposé aux figures 4 et 5. Le pylône 2, dont seule la partie inférieure est représentée, se termine par un pied élargi 15. Ce pied présente à sa partie inférieure deux semelles de glissement 16, qui s'allongent dans le sens perpendiculaire à la direction du pont, et sont prévues pou glisser sur des surfaces appluplss Y ' 17 de la fondatiorr 3. Le pied présente ericorc urle série de passages de câbles 18, parallèles à la dilec- tion des semelles 16. Les figures 6 e t 8 mon t r en t qu'urie série de câbles 19 traversent les passages 18 prévus sur les deux pieds 15a, 15b des pylônes 2a et 2b. Ces câbles viennent en appui, du côté gauche de la figure 8, sur une pièce d'appui 20, laquelle vient porter contre le Pied 15b, et du côté droit de la même figure, sur une autre pièce d'appui 21, qui est quant à elle fixée sur la fondation 3. Les câbles 19, comme leurs moyens de liaison 22, 23 avec les pièces 20, 21, sont du type bien connu dans la technique de la mise en pIécontrainte d'ouvråges de Genie Civil. Cela signifie que pour déplacer le pied 15b vers la droite sur la figure 6, flèche 24, il suffira d'exerce sur les câbles 19 des forces analogues à celles qui sor,t utilisées lors d'une mise en précontrainte. Le calcul a montré que de telles forces sont largement suffisantes pour obtenir le déplacement souhaité. Pour déplacer maintenant le pied 15a vers la gauche des figures 6 et 8, il suffit d'inverser la position des pièces 20 et 21, c'est-à-dire de mettre la pièce 21, solidaire de la fondation 3, à gauche sur les figures 6 et 8, et la pièce 20, en appui sur le pied 15a. On obtiendra ainsi, de la même façon, un déplacement convenable du pied 15a. La figure 9 montre une variante de la disposition des figures 6 à 8. Selon cette variante, on a prévu deux pièces d'appui identiques 20a, 20b, en appui chacune sur le côté extérieur d'un des pieds 15a, 15b. Une traction exercée sur les câbles 18 a donc pour effet de déplacer simultanément les deux pieds 2a, 2b l'un veIs l'autre. Des moyens connus sont utilisés pour compenser des différences de frottement entre le s r À C i - 15a et 15b et obtenir des vitesses de déplacement Or- siblement égales. On conçoit que cette variante ne peut pas être appliquée au cas où on doit déplacer un seul pylône, comme représenté aux figures 2 et 3, à la différence de la technique indiquée plus haut, pour laquelle aucune adaptation n'est nécessaire. Les dispositions qu'on vient de décrire pour le déplacement transversal d'un pylône afin d'amener le nouveau pont dans sa position d'exploitation définitive peuvent être avantageusement étendues à la réalisation d'un réglage de la structure pour s'opposer aux effets nuisibles des déformations différées des matériaux. On sait, en effet, que par suite du retrait et du fluage du béton des pylônes et du tablier, notamment, des déformations et contraintes supplémentaires apparaissent à terme dans l'ouvrage. Pour pallier de tels effets, on procède généralement à un réajustement de la tension des haubans.On ne peut pas, en fait, neutraliser complètement les effets des déformations différés par le seul réglage des haubans, tant que les fondations du pont sont sensiblement immobiles, car on ne peut pas compenser alors la différences qui apparait entre la longueur du tablier et la distance entre pylône. En utilisant un système de déplacement semblable à celui qu'on vient de décrire, on peut maintenant, grâce à la présente invention, combler cette lacune, en déplaçant un pylône en direction de l'autre, dans le sens longitudinal, d'une distance exactement égale au raccourcissement à long terme prévu du tablier entre pylônes.Pour un pont de 400 mètres de portée, et un raccourcissement à long terme, entre la fin de la construction du tablier et la stabilisation des déformations du béton, égal par exemple à 0,5 mm par mètre, on sera conduit à imposer à l'un des pylônes un déplacement longitudinal, au niveau de la fondation, égal à 160 mm. Grâce à ce dépJacemerit, conjugué, bien entendu, à l'effet du réajustement des haubans, on peut, pour la première fois, compenser exactement tous les effets des déformatioris des matériaux dans un pont de grande portée. Pour obtenir ce résultat, on peut prévoir uri système de déplacement analogue à celui qui a été décrit plus haut, mais avec les câbles 19 disposés cette fois parallèlement à la longueur du pont. Attendu que le déplacement longitudinal est d'une importance relativement faible par rapport au déplacement transversal, or, peut tout simplement donner une légère obliguité, calculée à l'avance, aux câbles 19, en plaçant de façon approprié la pièce d'appui 21 par exemple. 0 notera, d'un autre côté, que la compensation des variatiorls de longueur du tablier qu'on vient d'évoquer peut être faite conformément à l'invention, sans qu'il y ait de déplacement trar,sversal, par exemple dans le cas où le pont est édifié en site vierge. Dans ce cas, bien entendu, il suffira de disposer les câbles 19 parallèlement à l'allongement du pont. Pour remplacer un ouvrage existant, et qui doit être démoli, on commence par construire, de la façon indiquée plus haut, le nouvel ouvrage parallèlement à l'ouvrage existant, et aussi près que possible de ce dernier, soit d'un seul côté, soit des deux côtés de celui-ci. Après achèvement, on dérive la circulation sur le nouveau pont, grâce à des accès provisoires. On démolit alors l'ouvrage à remplacer, puis, après avoir prolongé les fondations de façon convenables, on déplace le nouvel ouvrage jusqu'à l'emplacement de l'ancien, après quoi il ne reste qu'à détruire, si nécessaire, les accès provisoires. Pour déplacer le nouvel ouvrage, lu est nécessaire de le désolidariser de ses appuis, sur lesquels, comme on l'a dit, il n'exerce aucune force. Un moyen simple pour obtenir cette séparation consiste à prévoir u câble reliant les extrémités supérieures de deux pylônes 2, et d'exercer une traction suffisante sur ce câble pour fléchir légèrement les pylônes et relever de la faible quantité nécessaire les extrémités du pont. La détente de ces câbles amène naturellement les extrémités du pont à reposer sur les appuis convenables, après déplacement. Le déplacement peut, bien entendu, s accomplir en plusieurs étapes. Le mode opératoire qu 'on vient de décrire permet de n'avoir que des interruptions très courtes de la circulation, de l'ordre de quelques heures, au moment de la mise en fonction du nouveau pont, puis au moment de son déplacement vers son site définitif. Cela est à comparer aux temps d'inteIruptior, de la circulation nécessaires selon la technique antérieure et pour lesquels il faut additionner le temps de démolition du pont antérieur, et le temps de construction du nouvel ouvrage, ou bien aux nécessités par la construction d'un ouvrage de déviation provisoire, qui sera détruit par la suite. REVENDICATIONS 1. Pont constitué d'un tablier (1) constltuant une voie de circulation reliant deux appuis (5) et d'au moins un pylône (2) supportant le tablier (1, par l'intermédiaire de haubans (4) tendus er-,tre le tablier et ledit pylône, ce pylônes reposant sur des fondations, caractérisé e ce que - les espacements (a, b) des points d'accrochage des haubans sur le tablier sont calculés en fonction du poids des différentes parties du tablier pour que la résultante des efforts transmis par chaque pylône à la fondation correspondar,te soit essentiellement dépourvue de composante horizontale, - il est p r é v o d e s moyens pour supprimer toute réaction entre les extrémités du tablier et les appuis, - la liaison entre chaque pylône (2) et sa formation (3) comporte des moyens pour permettre le déplacement horizor,tal du pylône par rapport à sa fon- datior., sas le désolidaIiser du tablier. 2. Pont selon la revendication 1, dans lequel la travée (7) entre deux pylônes a une longueur supérieure au double de la distance (6) entre un appui et le pylône voisin, caractérisé en ce que la structure du tablier est choisie de façon que son poids par unité de longueur soit plus faible entre les pylônes qu'entre pylône et appui, et en ce que ltespacement (a) des haubans entre pylônes et l'espacement (b) des haubans entre pylône et appui sont choisis de façon que 2 b2, 2 a = kb, k étant le rapport des poids par unité de longueur dans les parties correspondantes du pont. 3. Pont selon la revendication 2, caractérisé en ce que la travée (7) entre deux pylônes a un tablier à structure mixte : dalle en béton et ossature porteuse métallique, alors que la partie entre pylône et appui a un tablier en béton. 4. Procédé de cor,struction d'un pont selrJr l'une des revendications 1 à 3, caractérisé e ce qu'on construit le pont en plaçant les pylônes (2) s o r o n emplacement provisoire des fondations (3), éventuellemer-,t on élaI-git ultérieurement ces fondations, puis ori déplace les pylônes pour les amener sur les fondations définitives. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé er, ce qu'on construit le pont à côté d'un pont ancien à remplacer, puis on détruit le pont ancien et o déplace le pont jusqu'à l'emplacement du pont ancien, dans une direction essentiellement transversale. 6. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que pour obtenir un ouvrage de grande largeur de tablier, on construit deux ponts ayant un tablier de largeur plus faible, pois on rapproche transversalement les deux ponts jusqu'à les redore jointifs. 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'on déplace au mois un S o n pylône dans une direction longitudinale pour compenser les variations de longueur du tablier dues au fluage ou au retrait. 8. Procédé selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'on munit les pieds (15) des pylônes de moyens d'accrochage (20) de câbles horizontaux (19) du type des câbles de précontrainte, puis o tire sur ces câbles, avec le matériel usuel de mise en précontrainte, en prenant appui sur une console (21) solidaire de la fondation, ou sur un autre pylône s'il s'agit de rapprocher deux pylônes.