Brevet FR2632990A1 — publié le 19891222

La présente invention est relative à un procédé de stabilisation d'un tablier de pont contre les effets du vent. L'action du vent sur un pont de grande longueur, notamment un pont haubané, est loin d'etre négligeable. Elle est surtout genante au cours de la construction, lorsque le tablier est construit partir d'une pile par adjonction d'éléments successifs qui sont chaque fois soutenus par des haubans qui les relient à un pylône monté sur la pile, car le tablier constitue alors une poutre maintenue à une seule de ses extrémités, jusqu'a ce que la jonction entre deux parties de tablier, progressant l'une vers l'autre à partir de piles, ait été opérée. On a établi que l'action sur le tablier et les haubans d'un vent transversal de moins de 100 km/heure, qui se pressente fréquemment, peut entraîner un déplacement transversal de l'ordre de 4 mètres pour un tronçon de tablier de 400 mètres de long et 22 mètres de large. De telles amplitudes de déplacement obligent à attendre une période de vent trèsfaiblé pour procéder au clavage des deux tronçons. Par ailleurs, les déformations transversales du pont après sa construction, meme si elles sont plus faibles, sont une cause de fatigue. On peut limiter les déformations transversales en augmentant la rigidité du tablier, dans le sens transversal, notamment en augmentant sa largeur, mais on est évidemment limité par des considérations de poids et de cout. La présente invention a pour but de fournir un procédé pour éviter ou limiter les déformations d'un tablier de pont sous l'effet du vent notamment lorsque ce tablier est en cours de construction et n'est pas maintenu dans le sens transversal à l'une de ses extrémités, ce moyen étant simple, efficace dans une large gamme de vitesses de vent, et peu couteux. Pour obtenir ces résultats, l'invention fournit un procédé de stabilisation d'un tablier de pont contre l'action du vent, selon lequel - on place, & proximité d'un point fixe du tablier, un bras capable de pivoter autour d'un axe parallèle & la longueur du tablier et écarté de lui, - on place au moins un hauban entre un point du tablier écarté dudit point fixe et ledit bras, ce hauban étant accroché soit directement sur le bras, soit sur un élément de retenue fixé au bras et pouvant pivoter par rapport à lui autour d'un axe parallèle à la longueur du tablier, - et on fait pivoter le bras pour faire varier la tension du hauban en fonction de l'intensité du vent. Ainsi, au lieu de vouloir résister au vent par une augmentation de rigidité, on prévoit une compensation dynamique des effets de celui-ci, ce qui conduit å des investissements moins coûteux par nature. On aurait pu songer à monter le hauban directement entre le tablier et un treuil placé en un point fixe. Cette solution simple en apparence se heurte au fait que les ponts de grande longueur étant habituellement aussi de grande hauteur, on ne dispose généralement pas de points fixes à un endroit convenable, en particulier & peu près å la meme altitude que le tablier. L'utilisation d'un bras permet de résoudre cette difficulté, en meme temps qu'elle permet des effets de levier pour réduire la puissance nécessaire. De préférence, on relie le tablier au bras par une nappe de haubans reliant des points répartis sur la longueur du tablier à des points répartis sur ledit élément de retenue. Le fait d'avoir une nappe de haubans permet de répartir les efforts sur la longueur du tablier. Comme l'élément de retenue est capable de pivoter autour d'un axe parallèle au tablier, il se place automatiquement dans un plan contenant le tablier et son point d'articulation sur le bras, si bien qu'il n'y a pas d'efforts de vrillage. Pour- une répartition uniforme des contraintes sur le tablier, on prévoit -avantageusement.que la repartition des points le long du tablier et le long de l'élément de retenue , ainsi que la longueur des haubans, sont calculees pour que, dans une première position du bras, la tension de tous les haubans soit sensiblement uniforme et faible ou nulle, et dans une seconde position du bras, la tension de tous les haubans soit sensiblement uniforme et proche de la valeur maximale désirée. Le calcul des positions des points et des longueurs de cable est, évidemment, à faire pour chaque cas. Il dépend, en effet, de nombreux facteurs : structure du tablier, nature de son immobilisation au point fixe, résistance au vent des haubans qui le soutiennent verticalement, géométrie du bras et de l'élément de retenue, etc.. Suivant une modalité intéressante, on prévoit, en au moins un des points d'implantation des haubans sur le tablier, un rouleau de deviation, que le hauban contourne pour aller s'ancrer sur le tablier en un autre point. Cette manière de faire permet, notamment, de raccourcir 1'Blément de retenue au cas ou on est gené par d'autres structures du pont, comme les pylônes. Avantageusement, on prévoit que, dans la position de tension maximale- du ou des haubans, ceux-ci sont sensiblement dans un plan horizontal contenant le tablier, et sont au-dessus de- ce plan pour une tension plus - faible. Cette disposition'a l'avantage de préserver tout moment la hauteur de passage sous le pont. Dans une réalisation-pratique, ltaxe de bras est situé au-dessous du plan horizontal du tablier, le bras porte un contre-poids dont l'action tend & augmenter la -tension des haubans, un treuil agissant en sens inverse sur le bras par l'intermédiaire d'un c & le. Les haubans sont ainsi maintenus sous tension en cas de panne du treuil. La commande de pivotement du bras est avantageusement automatisée. Pour cela, on peut utiliser soit des moyens directement asservis & la vitesse du vent, fournie par un anémomètre, soit des moyens asservis à la position du tablier dans le plan horizontal, et agissant pour maintenir le tablier dans une position sensiblement fixe. Ce dernier mode d'asservissement peut se révéler particulièrement avantageux pendant la construction du pont, et notamment dans l'étape finale qui comporte la jonction et la fixation l'une sur l'autre de deux moitiés de tablier. Avantageusement, le bras est placé à proximité d'un pylône d'un pont haubané. Le pylbne pourra alors fournir un support pour les moyens d'actionnement, comme le treuil cité plus haut, et le bras pourra etre fixé sur la pile qui porte le pylône. Pour équilibreur les efforts sur le bras, les haubans relient de préférence des points du tablier disposés & peu près symétriquement par rapport au plan transversal qui contient le bras et sont accrochés au bras ou à l'élé- ment de retenue par leur partie centrale. La symétrie n est pas forcément parfaite, car le tablier a souvent une structure différente d'un côté à un autre d'un pylône par exemple, mais on peut cependant compenser ainsi la majorité des efforts de tension des haubans. L'homme de métier comprendra qu'il est équivalent d'avoir un hauban d'une seule pièce reliant les deux points d'attache au tablier et le point d'accrochage à l'élément de retenue, et d'utiliser un hauban en deux parties qui se rejoignent å ce point d'accrochage. Suivant un premier mode de réalisation , très simple, l'élément de retenue est une poutre articulée sur le bras. Suivant un second mode de réalisation, plus léger, l'élément de retenue est un tirant flexible accroché au bras, ou bien il est constitué par une série de tirants flexibles, accrochés au meme point du bras, ces tirants étant de longueur différente, et au moins certains d'entre eux sont relies à un seul hauban. L'invention va maintenant etre décrite de façon plus détaillée & l'aide d'un exemple pratique, illustré à l'aide-des dessins, parmi lesquels Figure l est une vue partielle d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, vu -parallèlement à la direction génerale du tablier, Figure 2 est une vue, en élévation, du meme dispositif et, Figure 3 est une vue, dans une direction perpendiculaire à la direction du tablier, du meme dispositif. Les figures montrent un tablier 1 de pont, relié par une nappe de haubans 2, dont quelques uns seulement sont représentés à la figure- 3, au sommet d'un pylône 3 reposant sur une pile en maçonnerie 4, - et constitué de deux montants, dont un seul est représenté à la figure -1. Le bras, élément essentiel du procéde de l'invention, est un bras double, constitué de deux jambes de force 6 montées chacune sur la pile 4 par l'intermédiaire d'articulations 7, à axes parallèles & la direction du tablier. Ces jambes de force 6-se réunissent à l'extrémité opposée 8 du bras. L'extrémité 8 du bras 5 porte, par l'intermédiaire d'une articulation à axe parallèle & la direction du tablier, une poutre 9, libre & -son extrémité opposée. Une série de haubans longitudinaux 10, qu'il ne faut pas confondre avec les haubans de soutien du tablier 2, sont -accrochés d'une part à la poutre 9, et d'autre-part & des points d'amarrage prévus sur les bords- du tablier 1. Un hauban ll est fixé directement sur l'extrémité du bras 5, c'est- -dire à l'endroit oA ia poutre 9 s'articule sur celui-ci. Au-delà de la poutre, les haubans 10, ll continuent pour atteindre d'autres points d'amarrage sur le tablier (non représentes) situés à peu près symétriquement par rapport au pyldne. Dans l'exemple décrit, l'élément de retenue 9 est une poutre. Le lecteur admettra sans difficulté. que le repère 9 peut aussi bien representer- un tirant flexible, ou une série de tirants flexibles tous accrochés & l'extrémité 8 du bras 5. Il n'est pas nécessaire de pre voir une articulation à cet endroit dans le cas d'un ou plusieurs tirants. Si on utilise plusieurs tirants flexi bles, chacun d'eux relie l'extrémité B à l'un des haubans 10. Du fait de la symétrie des efforts, qui résulte de la symétrie des points d'amarrage des haubans sur le tablier, le tirant, ou la série de tirants, reste à peu près rectiligne et occupe le meme emplacement que la poutre 9. A l'extrémité 8 du bras 5 est encore suspendu, par le moyen d'un cable 12, un contrepoids 13. La figure 1 montre deux positions du bras 5 et de la poutre 9 : En trait plein, on a représenté une des positions extremes de l'ensemble, où la poutre 9 est sensiblement horizontale. On peut constater que, dans cette position, la longueur du cable 12 est telle que le contrepoids 13 repose & terre. Cette position correspond & la tension maximale des haubans 10, 11. Dans l'autre position, représentée en tirets, le bras 5 est plus incliné que dans la position qu'on vient de décrire, il en résulte que la poutre 9 est audessus de la position précédente, et en meme temps proche du tablier 1. Elle vient en butée contre le pylône 3, si bien que la position représentée en tirets est également une position extreme. La longueur des haubans est calculée pour que, dans cette position, la tension des haubans soit minimale et à peu près nulle. Un treuil 14 est relié par un cable 15 à l'extrémité 8 du bras 5. Ce treuil 14 est fixé sur le pylône 3, à bonne hauteur au-dessus du niveau du tablier l. Contrairement ce qu'on pourrait croire, la figure 2 ne représente pas deux étapes différentes du procédé. A droite, sur cette figure, les cables sont dans une position qui correspond à la position extreme basse du bras 5, et à gauche sur la figure, les memes cables sont dans la position qui correspond à la position extreme haute du meme bras. Le lecteur comprendra que, lorsque le vent souffle transversalement, pour maintenir le tablier rectiligne, il convient d'exercer une force de compensation sur un côté du pont, cependant qu'aucune force ne doit etre exercée en sens inverse. La situation de la figure 2 correspond donc à un vent soufflant en travers, de la droite vers la gauche, selon la flèche 16.Si le vent soufflait en sens inverse, la situation serait inversée, c'est-à-dire que le bras 5 du côté gauche serait abaissé, pour exercer la force maximale, et le bras 5 du côté droit serait au contraire relevé, de façon à exercer la- force minimale. On observe sur la figure 2 que les points d'accrochage des haubans 10 sont régulièrement répartis sur la longueur du tablier 1, et sont à peu près régulièrement répartis sur la longueur de la poutre 9. Toutefois, le premier des haubans 10 de la nappe, qui porte le repère 17, c'est-à-dire celui qui s'accroche à la poutre à son extrémité la plus proche du tablier, est ancré sur celleci au meme endroit que le-hauban suivant 18. Cela est dû à un désir de gain de place, compte tenu du fait que le py ldne constitue une butée pour la poutre 9. Pour compenser la différence de longueur, le hauban 17 contourne une poulie de renvoi 19 et vient s'ancrer sur un point d'ac-ru- chage 20, situé plus loin sur le tablier. La poulie de renvoi 19 et le point d'acrochage 20 ont été représentés de façon symbolique, pour plus de clarté. En réalité, le cable 17 court, bien évidemment, tout près du - bord du tablier, sans venir I'encombrer.. La distance entre le point d'accrochage 20 et la poulie 19 est calculée pour obtenir la compensation de longueur désirée. La commande du treuil 14 n'est pas décrite en détail. I1 peut s'agir soit d'un asservissement la vitesse du vent, soit d'un asservissement -en position. En particulier, lors des opérations de raccordement de deux parties du tablier d'un pont lors de sa construction, il peut être intéressant d'asservir l'action des treuils 14 la position relative des- parties å raccorder. La conception de tels asservissements est à la portée de l'homme de métier. REVENDICATIONS 1. Procédé de stabilisation d'un tablier de pont contre l'action du vent, caractérisé en ce que - on place, à proximité d'un point fixe du tablier (1), un bras (5) capable de pivoter autour d'un axe parallèle à la longueur du'tablier et écarté de lui, - on place au moins un hauban (10, 11, 17, 18) entre un point du tablier (1) écarté dudit point fixe et ledit bras, ce hauban étant accroché soit directement sur le bras soit sur un élément de retenue (9) fixé au bras et pouvant pivoter par rapport à lui autour d'un axe parallèle à la longueur du tablier, - et on fait pivoter le bras pour faire varier la tension du hauban en fonction de l'intensité du vent. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on relie le tablier (1) au bras (5) par une nappe de haubans (10, 11, 17, 18) reliant des points répartis sur la longueur du tablier å des points répartis sur la longueur de l'élément de retenue. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la répartition des points sur la longueur- du tablier et sur la longueur de l'élément de retenue, et la longueur des haubans, sont calculées pour que, dans une première position du bras (5), la tension de tous les haubans soit sensiblement uniforme et faible ou nulle, et dans une seconde position du bras, la tension de tous les haubans soit sensiblement uniforme et proche de la valeur maximale désirée. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu.'on prévoit, en au moins un des points d'implantation des haubans sur le tablier, un rouleau de déviation (19), que le hauban contourne pour aller s'ancrer sur le tablier en un autre point (20). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 å 4, caractérisé en ce que, dans la position de tension maximale du ou des haubans, ceux-ci sont sensiblement dans un plan horizontal contenant le tablier, et sont au-dessus de ce plan pour une tension plus faible. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 a 5, caractérisé. en ce que l'axe de bras (5) est situé audessous du plan horizontal du tablier, le bras porte un contrepoids (13) dont l'action tend a augmenter la tension des haubans, un treuil (14) agissant en sens inverse sur le bras par l'intermédiaire d'un cable~(15). 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, pour déplacer- le bras, on utilise des moyens directement asservis a la force du vent. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 a 6, caractérisé en ce que-, pour déplacer le bras, on utilise des moyens asservis à la position du tablier dans le plan horizontal, et agissant pour maintenir le tablier dans une position sensiblement fixe. 9. Procédé selon l'une des revendicatiqons 1 a 8, caractérisé en ce qu'il est appliqué à la stabilisation d'un tablier de pont en cours de construction. 10. Procédé selon i'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le bras est placé à proximité d'un pylône (3) d'un pont haubané. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les haubans relient des points du tablier disposés a peu près symétriquement par rapport au plan transversal qui .contient le bras et sont accrochés au bras ou à l'élément de retenue dans leur partie centrale. 12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'élément. de retenue est une poutre (9) articulée sur le bras-. 13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'élément de retenue est un tirant flexible accroché au bras. 14. Procédé selon l'une des revendications 1 a 11, caractérisé en ce que l'élément de retenue est constitué par une série de tirants flexibles, accrochés au meme point du bras, ces tirants étant de longueurs différentes, et au moins certains d'entre èux étant reliés à un seul hauban.