Brevet FR2680186A1 — publié le 19930212

La présente invention concerne les ponts à haubans. L'invention vise aussi leur procédé de construction. Par pont à haubans on désigne un pont comportant au moins un pylône et dont le tablier comporte au moins une travée supportée par des haubans inclinés, dont l'extrémité inférieure est fixée au tablier et dont l'extrémité supérieure est fixée à un pylône. Dans la suite du texte on désigne par travée haubanée, une travée supportée par des haubans, et on désigne par zone haubanée une partie du tablier supportée par des haubans. Les haubans correspondant à un pylône sont fixés de part et d'autre de celui-ci et tendus de telle sorte que la résultante des efforts horizontaux qu'ils exercent sur ledit pylône soit relativement faible. Généralement, mais non nécessairement, les extrémités inférieures de tous les haubans sont fixées au tablier, soit dans une zone haubanée du tablier, soit, éventuellement, dans une partie du tablier supportée en outre par des piles. Il résulte de ces dispositions que le tablier est fortement comprimé par les haubans inclinés, principalement au voisinage des pylônes. Cette forte compression conditionne le dimensionnement de la section du tablier à deux titres: - La section doit être suffisante pour résister à la compression. - Elle doit présenter des inerties verticales et horizontales suffisantes pour prévenir les phénomènes de flambage qui affectent particulièrement les zones haubanées du tablier. Les risques de flambage du tablier font que les possibilités des ponts à haubans de conception connue sont inférieures à celles des ponts suspendus (par possibilité on entend aptitude à franchir de grandes brèches). On peut rappeler ici que, dans le cas d'un pont suspendu, le tablier est supporté par des câbles sensiblement verticaux ou suspentes, dont l'extrémité supérieure est fixée à un ou plusieurs câbles porteurs, lesdits câbles porteurs étant supportév-par un ou plusieurs pylônes et leurs extrémités étant ancrées au sol. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des réalisations connues de ponts à haubans en les concevant de telle sorte que leurs possibilités soient sensiblement les mêmes que celles des ponts suspendus. Le pont à haubans visé par l'invention comporte au moins un pylône et au moins un tablier continu comportant au moins une zone haubanée, supportée par des haubans reliant le tablier au pylône. Suivant l'invention, au moins un hauban, dit hauban de tension, est fixé par une de ses extrémités au tablier et par l'autre extrémité à un massif d'ancrage lié au sol, les positions relatives du point de fixation du hauban de tension sur le tablier et du massif d'ancrage étant telles que ledit hauban de tension exerce une traction sur au moins une partie de la zone haubanée. Ainsi, dans le but de s'opposer au phénomène de flambage, le déposant a conçu un nouveau type de pont à haubans différent de toutes les réalisations connues, puisqu'il offre la possibilité de créer une traction dans les zones haubanées, traction qui vient en déduction des compressions engendrées par les haubans. Cette possibilité de créer des tractions permet: -d'une part de réaliser des pont à haubans de portées supérieures à celles qui peuvent être envisagées pour les ponts à haubans connus, -d'autre part, pour des ponts à haubans de portées habituelles, de faire des économies sur le tablier, moins sollicité que dans le cas des ponts à haubans connus. Selon un autre aspect de l'invention, le procédé de construction d'un pont à haubans, dans lequel on construit en porte à faux au moins une travée haubanée à partir d'un pylône est caractérisé en ce que, au cours de la construction, on fixe à l'extrémité de la partie en porte à faux de la travée haubanée, au moins un hauban de construction sensiblement horizontal et on tend ce hauban de construction en même temps que l'on met sous tension un ou plusieurs haubans de tension. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaitront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: - la figure 1 montre en élévation un pont à haubans selon l'invention, symétrique, comportant deux pylônes et une seule travée haubanée, dont les haubans de tension sont situés de part et d'autre de la travée haubanée, - la figure 2 montre en perspective le pont à haubans de la figure 1, - la figure 3 montre en élévation une coupe perpendiculaire au tablier du pont à haubans de la figure 1, - la figure 4 montre en perspective le pont à haubans de la figure 1 à une certaine phase de construction, - la figure 5 montre en perspective le pont à haubans de la figure 1 à la phase de construction juste postérieure à la phase de construction montrée par la figure 4, phase au cours de laquelle sont mis en place des haubans de construction, - la figure 6 est une perspective partielle du pont à haubans de la figure 1 à la phase de construction montrée par la figure 5, - la figure 7 montre en perspective une autre forme de réalisation de pont à haubans selon l'invention comportant un seul pylône et deux travées haubanées, symétriques par rapport au pylône, - La figure 8 est une vue partielle en perspective de l'extrémité du pont à haubans de la figure 7, extrémité à laquelle sont fixés les haubans de tension, - la figure 9 montre en perspective une autre forme de réalisation d'un pont à haubans selon l'invention, symétrique, comportant deux pylônes, une grande travée haubanée, située entre les deux pylônes, encadrée par deux travées haubanées de moindre portée. Le pont à haubans montré par les figures 1, 2 et 3 comporte deux pylônes la et lb et un tablier 2. Les pylônes la et lb sont en forme de A et comportent chacun deux barres obliques l0a et lOb, solidaires à leur partie haute et prenant appui sur le sol. Une barre horizontale 11 relie les deux barres obliques 10a et lOb. Le tablier 2 est constitué par une travée haubanée 3, s'étendant du pylône la au pylône lb, encadrée par deux tronçons 4a et 4b. Le tronçon 4a prend appui sur les piles 5a, 6a, 7a, 8a et 9a. Le tronçon 4b prend appui sur les piles 5b, 6b, 7b, 8b et 9b. La zone haubanée du tablier 2 est ainsi constituée par la seule travée haubanée 3. La section droite du tablier 2, visible en particulier sur la figure 3, comporte un hourdis supérieur 14 destiné à supporter la chaussée, un hourdis inférieur 15 plus étroit que le hourdis supérieur 14, deux ames obliques 16 qui relient les bords du hourdis inférieur 15 aux bords du hourdis supérieur 14, et deux ames verticales 17 qui relient les bords du hourdis inférieur 15 au hourdis supérieur 14. La liaison du hourdis 14 aux ames obliques 16 est assurée par des poutres de bordure 18a et 18b. Les haubans 12a et 12b supportent la travée haubanée 3. Les haubans 12a relient le pylône la à la travée haubanée 3. Les haubans 12b relient le pylône lb à la travée haubanée 3. A leur extrémité supérieure les haubans 12a sont ancrés dans l'une des barres obliques 10a ou 10b du pylône la. A leur extrémité supérieure les haubans 12b sont ancrés dans l'une des barres obliques 10a ou 10b du pylône lb. A leur extrémité inférieure les haubans 12a et 12b sont fixés à l'un ou l'autre des bords du tablier 2, dans les poutres de bordure 18a et l8b. Les haubans 13a relient le pylône la au tronçon de tablier 4a. Les haubans 13b relient le pylône lb au tronçon de tablier 4b. A leur extrémité supérieure les haubans 13a sont ancrés dans l'une des barres obliques 10a ou 10b du pylône la. A leur extrémité supérieure les haubans 13b sont ancrés dans l'une des barres obliques 10a ou 10b du pylône lb. A leur extrémité inférieure les haubans 13a et 13b sont fixés à l'un ou l'autre des bords du tablier 2, dans les poutres de bordure 18a et 18b. Au droit des pylônes, le tablier 2 comporte une entretoise 19 (voir figure 3). Le tablier 2 est situé au dessus de la barre horizontale 11 des pylônes. Il prend appui verticalement sur celle-ci par l'intermédiaire d'appareils d'appui 20. Horizontalement, le tablier 2 prend appui sur les barres obliques 10a et 10b par l'intermédiaire d'appareils d'appui 21. Les appareils d'appui 20 et 21 sont des dispositifs connus, ils permettent les mouvements longitudinaux du tablier 2 et s'opposent aux déplacements verticaux et transversaux. Des paires de haubans de tension 22a et 23a situés au dessous du tronçon de tablier 4a relient le tablier 2 respectivement aux massifs d'ancrage 24a et 25a solidaires du sol. Les extrémités supérieures des haubans 22a sont fixés à des bossages 26, visibles sur la figure 3, situés au droit du pylône la. Les extrémités supérieures des haubans 23a sont fixés à des bossages , non visibles, analogues aux bossages 26, situés au droit de la pile 9a. Les composantes verticales des tensions des haubans de tension 22a sont transmises au pylône la par l'intermédiaire des appareils d'appui 20 et les composantes verticales des tensions des haubans de tension 23a sont transmises à la pile 9a. De manière analogue des paires de haubans de tension 22b et 23b situés au dessous du tronçon de tablier 4b relient le tablier 2 respectivement aux massifs d'ancrage 24b et 25b solidaires du sol. Bien entendu la somme des composantes horizontales des forces exercées sur le tablier 2 par les haubans de tension 22a et 23a équilibre la somme des composantes horizontales des forces exercées sur le tablier 2 par les haubans de tension 22b et 23b et engendre dans la travée haubanée 3 une traction qui se soustrait aux compressions engendrées dans cette travée haubanée 3 par les haubans 12a et 12b. Cette traction s'oppose aux phénomènes de flambage horizontal et vertical de la travée haubanée 3, c'est là la fonction principale des haubans de tension 22a, 23a, 22b et 23b. Dans le cas du pont à haubans montré par les figures 1 à 3, les haubans de tension 22a, 23a, 22b et 23b ont une autre fonction: Ils s'opposent aux mouvements longitudinaux du tablier 2 qui peuvent être dus à diverses causes telles que l'action du vent ou le passage des charges roulantes sur le tablier 2. A noter que la traction créée par les haubans de tension 22a, 23a, 22b et 23b varie en fonction de la température qui agit à la fois sur le tablier 2 et sur les haubans de tension. Aussi est-il nécessaire que lesdits haubans de tension soient de longueur suffisante. D'autre part il existe un moyen de rendre certains de ces haubans plus déformables. En effet, la variation de l'effort longitudinal exercée par un hauban lorsque la distance entre ses deux extrémités varie est due, d'une part, à l'élasticité de la matière qui le constitue et, d'autre part, à son changement de forme, la ligne moyenne du hauban étant d'autant plus proche de la droite qui relie ses extrémités que la tension est plus forte. L'incidence du changement de forme sur la déformabilité d'un hauban peut être'augmentée en lestant celui-ci de masses additionnelles principalement dans sa partie centrale. Par exemple, dans le cas du pont à haubans défini par les figures 1 à 3, les haubans de tension 23a et 23b pourraient être ainsi lestés. Dans cette hypothèse, la traction exercée par les haubans de tension 23a et 23b varierait peu en fonction de la température, mais lesdits haubans de tension 23a et 23b participeraient peu à l'immobilisation longitudinale du tablier 2, tandis que les haubans de tension 22a et 22b non lestés assureraient l'essentiel de cette fonction d'immobilisation. La travée haubanée 3 du pont à hauban défini par les figures 1 à 3 peut être construite en porte-à-faux à partir des pylônes la et lb comme il est montré par la figure 4. Lorsque les longueurs des porte-à-faux de la travée haubanée 3 deviennent importantes, la sécurité au flambage des porte-à-faux peut devenir insuffisante. Pour pousuivre la constuction dans des conditions acceptables de sécurité, il est alors possible de mettre en place des haubans de construction 27 (voir figure 5) qui relient les extrémités des porte-à-faux en même temps que sont mis en oeuvre les haubans de tension 22a et 22b. Les haubans de construction 27 sont fixés à des bossages 28, bien visibles sur la figure 6, ménagés sous les poutres de bordure 18a et 18b de la travée haubanée 3. Si celà s'avère nécessaire, à une phase ultérieure de la réalisation de la travée haubanée 3, d'autres haubans de construction 27, plus courts que ceux déjà mis en place, peuvent être ajoutés, en même temps que, soit une tension supplémentaire est appliquée aux haubans de tension 22a et 22b, soit les haubans de tension 23a et 23b sont mis en oeuvre. Lorsque la travée haubanée 3 est terminée, les haubans de construction 27 peuvent être démontés. On peut aussi les laisser en oeuvre. Il est alors souhaitable de les solidariser de loin en loin au tablier 2. Ils ont alors un rôle identique à celui d'armatures de précontrainte. Le pont à haubans selon l'invention montré par les figures 7 et 8 comporte un seul pylône 1. Son tablier 29 est constitué par deux travées haubanées 39a et 39b, symétriques par rapport au pylône 1. La zone haubanée du tablier 29 est ainsi constituée par la totalité du tablier. Les haubans 30a et 30b supportent respectivement les travées haubanées 39a et 39b. Le pylône 1 est analogue aux pylônes la et lb. La fixation des haubans 30a et 30b au pylône 1 et au tablier 29 est analogue à celle des haubans 12a au pylône la et au tablier 2. La liaison du tablier 29 au pylône 1 est analogue aux liaisons du tablier 2 aux pylônes la et lb. L'extrémité 31a du tablier 29 est encastrée dans un massif d'ancrage 32 qui fait aussi fonction de culée. L'extrémité 31a du tablier 29 est ainsi fixée longitudinalement. L'extrémité 31b du tablier 29, située au-dessus de la pile 33 comporte une entretoise 34 (voir figure 8). Le tablier 29 prend appui sur cette pile 33, verticalement par l'intermédiaire d'appareils d'appui 20a, horizontalement par l'intermédiaire d'appareils d'appui 21a. Les appareils d'appui 20a et 21a sont analogues aux appareils d'appui 20 et 21 déjà décrits. Ils sont situés au droit de l'entretoise 34. Deux haubans de tension 35 relient le tablier 29 aux massifs d'ancrage 36 solidaires du sol. Les extrémités supérieures des haubans de tension 35 sont fixés à des bossages' 37 dont un est visible sur la figure 8. Les haubans de tension 35 traversent librement la pile 33 par des trous 38 ménagés dans cette pile 33. Les composantes verticales des tensions des haubans de tension 35 sont transmises à la pile 33 par l'intermmêdiaire des appareils d'appui 20a. Le pont à haubans montré par la figure 9 diffère de celui montré par les figures 1 à 3 en ce que: - Les piles 7a, 8a, 9a, 7b, 8b et 9b sont supprimées. - Les haubans de tension 23a et 23b sont remplacés par les haubans de tension 41a, 42a, 41b et 42b dont les extrémités inférieures sont fixées respectivement aux massifs d'ancrage 43a, 44a, 43b et 44b solidaires du sol et dont les extrémités supérieures sont liées au tablier 40 à l'applomb respectivement des piles 5a, 6a, 5b et 6b. Ainsi le tablier 40 comporte une travée centrale haubanée 3 et des travées latérales partiellement haubanées 41a et 41b. La zone haubanée du tablier 40 s'étend de la pile 6a à la pile 6b. La traction exercée par les haubans de tension est plus forte dans la travée 3 que dans les travées latérales 41a et 41b ce qui se justifie par le fait que la tendance au flambage est plus forte dans la travée haubanée 3 que dans les travées latérales 41a et 41b. Les exemples de ponts à haubans décrits étant forcément en nombre limité, il paraît utile de complèter la description ci-dessus par les remarques , non exhaustives, suivantes: Le nombre de haubans de tension peut être quelconque. Un pont à haubans selon l'invention n'est pas nécessairement symétrique. Les divers dessins correspondent à une réalisation en béton des tabliers 2, 29 et 40. Il va de soi que l'invention s'applique tout aussi bien à des tabliers en acier ou à des tabliers en acier sur une partie de leur longueur et en béton pour le reste. Par exemple, dans le cas du pont à haubans défini par les figures 1 à 3, la partie centrale de la travée haubanée 3 ou la totalité de la travée haubanée 3 pourrait être en acier et les autres parties du tablier 2 en béton. La section choisie pour le tablier est fermée, l'invention s'applique aussi à une section ouverte. Par exemple cette section comprendrait un hourdis supérieur constituant la membrure supérieure d'une poutre et une pluralité d'ames reliées à des membrures inférieures indépendantes. REVENDICATIONS 1. Pont à haubans comportant au moins un pylône (la) et au moins un tablier continu (2) comportant au moins une zone haubanée supportée par des haubans (12a, 13a) reliant le tablier au pylône, caractérisé en ce que au moins un hauban (22a), dit hauban de tension, est fixé par une de ses extrémités au tablier (2) et par l'autre extrémité à un massif d'ancrage (24a) lié au sol, les positions relatives du point de fixation du hauban de tension (22a) sur le tablier (2) et du massif d'ancrage (24a) étant telles que ledit hauban de tension (22a) exerce une traction sur au moins une partie de la zone haubanée. 2. Pont à haubans conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que, les haubans de tension sont inclinés (22a, 23a; 22b, 23b), leur point de fixation au tablier (2) étant situé au dessus de leur point de fixation au massif d'ancrage (24a, 25a; 24b, 25b) lié au sol. 3. Pont à haubans conforme à la revendication 2 dont la construction est symétrique, caractérisé en ce qu'il comprend un hauban de tension (22a, 22b) à chaque extrémité du pont, les deux haubans exerçant des tractions de valeurs égales et de sens opposés. 4. Procédé de construction d'un pont à haubans conforme à l'une des revendications 1, 2 ou 3, dans lequel on construit en porte à faux au moins une travée haubanée (3) à partir d'un pylône (la), caractérisé en ce que, au cours de la construction, on fixe à l'extrémité de la partie en porte à faux de la travée haubanée (3), au moins un hauban de construction (27) sensiblement horizontal et on tend ce hauban de construction (27) en même temps que l'on met sous tension un ou plusieurs haubans de tension. 5. Procédé de construction conforme à la revendication 4, dans lequel on construit symétriquement une travée haubanée (3) sous forme de deux porte à faux chacun à partir d'un pylône (la, lb), caractérisé en ce qu'on fixe le hauban de constuction (27) aux extrémités en regard des deux porte à faux.