Classification des ponts

La classification des ponts peut être différente selon le critère de classement : la fonction, les matériaux, la structure, le type de travées (indépendante, continue, cantilever), l'importance de l'ouvrage (courant - non courant) ou selon des critères propres aux familles d'ouvrages (type de voûte pour les ponts voûtés ou types de nappes pour les ponts à haubans). Ces différents classements peuvent être croisés entre eux pour former des subdivisions.

Classification selon la voie publique 
La fonction d'un pont est liée à la fonction de la voie de communication portée :
 un pont-route ou pont routier désigne un ouvrage portant une route. Les ponts autoroutiers désignant un ouvrage portant une autoroute, sont rangés dans la famille des ponts-routes,
 un pont-rail ou pont ferroviaire désigne un ouvrage portant une voie ferrée ou un tramway,
 une passerelle désigne un ouvrage portant une voie piétonne, pour les piétons, voire dans certains cas pour les deux-roues,
 un pont-aqueduc ou aqueduc désigne un ouvrage portant une canalisation d'eau, par contre un oléoduc ou un gazoduc désigne explicitement la canalisation et non l'ouvrage qui la supporte,
 un pont-canal désigne un ouvrage portant un canal,
 un pont-avion ou pont-taxiway permettant le franchissement par les avions de routes comme, par exemple, à l'aéroport de Paris-Charles-de-Gaulle.
 un écoduc est un passage construit ou réservé dans un milieu aménagé, pour permettre aux espèces animales, végétales, fongiques, etc. de traverser des obstacles construits par l'homme ou résultant de ses activités.

Classification selon la structure et l'architecture 
La conception architecturale générale d'un ouvrage de franchissement fixe fait appel aux trois modes fondamentaux de fonctionnement mécanique des structures (flexion, compression et traction) pour donner cinq types de ponts fixes : les ponts à voûtes, les ponts à poutres, les ponts en arc, les ponts suspendus et les ponts à haubans.

Ponts voûtés 
Le ponts voûtés sont des ponts appartenant à la classe des ponts en arc. Ils ont été construits en pierre pendant plus de , ce qui leur a valu la dénomination usuelle de ponts en maçonnerie. Puis le béton armé a supplanté la pierre, mais bientôt les ponts métalliques, autorisant de plus grandes portées, ont supplanté les ponts voûtés qui sont restés cantonnés aux portées faibles. Le métal est également utilisé pour certains types de ponts voûtés.

Les ponts voûtés couvrent les portées de . Pour les très petites portées, les ponceaux voûtés massifs et en plein cintre, essentiellement employés comme ouvrages de décharge hydraulique, sont des ouvrages plutôt rustiques, mais ils constituent une solution simple et robuste. Des ouvrages en voûte mince, constitués d'éléments préfabriqués en béton ou métalliques, sont souvent employés pour des ouvrages courants jusqu'à  d'ouverture à condition que la hauteur de couverture du remblai reste inférieure à  et que le rapport de leur hauteur à leur ouverture soit compris entre 0,6 et 1. Au-delà des ouvrages utilisés actuellement dans le domaine des ponts en arc sont en béton armé.

Plusieurs critères peuvent différencier les ponts voûtés : la forme de la voûte, le type d’appareillage de la voûte, le type d’avant-bec ou d’arrière-bec. Ainsi la voûte peut être en plein cintre (demi-cercle parfait), en arc de cercle (segment d’arc), en ogive, en anse de panier ou en ellipse. Le bandeau de la voûte peut être extrados à pierres rayonnantes, à double rouleau, bloqué, à double rouleau non extrados, en tas de charge, avec platebande en tas de charge. Les becs peuvent être triangulaires, en amande, rectangulaires, ou circulaires.

Forme de la voûte

Type de bandeau 
Le bandeau matérialise l'extrémité transversale de la voûte, il reçoit le mur tympan qui lui sert de soutènement au remplissage de l'ouvrage, la partie entre les deux bandeaux qui constitue l'intrados de la voûte s'appelle la douelle. Le type de bandeau tient plus d'une volonté architecturale, il peut être composé de moellons, de pierres de taille ou de briques, la face apparente est généralement plane, bien que quelques ouvrages présentent des moulures, lorsqu'un ornement particulier est désiré. Certains types de bandeaux possèdent des avantages face à d'autres, un bandeau en tas de charge par exemple facilite la mise en œuvre des assises du tympan grâce aux redans présent sur l'extrados, il ne sera donc pas nécessaire de tailler chaque élément du tympan en biseau. On peut également rencontrer des bandeaux dits en corne de vache, dont le principal rôle est d'améliorer l'écoulement des eaux. Les bandeaux sont plus ou moins représentatifs d'une période donnée.

Cas particulier : les buses 
Les buses ont une particularité qui les différencie des ponts voûtés traditionnels : les efforts latéraux dus aux remblais autour de celles-ci participent à leurs résistances. Les domaines d'application sont nombreux, on retrouve les buses comme ouvrages hydrauliques, pour les ponceaux qui permettent le franchissement d'un cours d'eau (fossés, ruisseaux, rivières etc.) tout en assurant sa continuité, plus spécifiquement pour les écoducs dont les passages fauniques qui servent aux espèces animales pour traverser des obstacles construits par l'homme et enfin en tant que ponts routiers ou ferroviaires et passages souterrains pour piétons et cyclistes. Elles peuvent être en béton armé ou non armé, en acier, en pierre ou en polyéthylène haute densité (PEHD) pour les plus petites sections. Les buses doivent disposer d'un dôme de protection d'une hauteur donnée, constitué de remblais compactés de manière à répartir les efforts des futurs usagers, certaines présentent des extrémités dites en sifflet afin de suivre la forme du remblai et d'être mieux dissimulées.

Ponts à poutres 

Les ponts à poutres désignent tous les ponts dont l’organe porteur est une ou plusieurs poutres droites. Ils n’exercent qu’une réaction verticale sur leurs appuis intermédiaires ou d’extrémités et les efforts engendrés dans la structure sont principalement des efforts de flexion. Deux critères permettent de différencier les poutres : la forme ou le matériau, le croisement des deux permettant de déterminer un grand nombre de poutres. Il existe quatre formes de poutres : les poutres à âmes pleines, les poutres caissons, les poutres treillis et les poutres bow-strings, ces dernières sont néanmoins classées parmi les ponts en arc car l'organe porteur principal reste l'arc. Le matériau de constitution de la ou des poutres peut être le métal, le béton armé, le béton précontraint, le bois ou, plus récemment, des matériaux composites tels que la fibre de carbone.

Ponts à poutres en béton armé 

Les poutres en béton armé sont parallèles sous la chaussée, presque toujours à âme pleine, solidarisées transversalement par des voiles en béton armé formant entretoise. La couverture (le hourdis) est une dalle en béton armé qui joue le rôle de membrure supérieure de liaison des poutres. Selon les dimensions respectives et modes de liaison de ces deux éléments, on distingue trois types de tabliers de ponts en béton armé : les tablier à hourdis nervuré, les tabliers tubulaires (il existe un hourdis inférieur en plus du hourdis supérieur, on peut aussi parler de caisson) et les tabliers en dalle pleine (il n’y a pas de poutre). Ces ponts sont coulés en place. Beaucoup de ponts à portée modérée franchissant routes et autoroutes sont de ce type.

Ponts à poutres en béton précontraint 

Les poutres en béton précontraint sont utilisées pour construire des ouvrages dont la portée est au moins de . La panoplie des solutions comporte :
Les dalles nervurées, qui ne peuvent être construites que sur cintre, et dont la gamme des portées déterminantes n'excède guère la soixantaine de mètres;
Les ponts à poutres précontraintes par post-tension, permettant de construire des viaducs à travées indépendantes de portées comprises entre ;
Les ponts-caissons mis en place par poussage unilatéral ou bilatéral (portée principale usuelle comprise entre 35 et );
Les ponts-caissons construits en encorbellement, permettant d'atteindre couramment des grandes portées de l'ordre de , mais dont le domaine d'emploi s'étend jusqu'à  de portée principale. Cette méthode consiste à ériger l'ouvrage symétriquement en porte à faux à partir des piles, par tranches successives appelées voussoirs, coulés en place ou préfabriqués, la stabilité étant assurée par la mise en tension successive des câbles de précontrainte, ancrés à l'extrémité de chaque voussoir.

Ponts à poutres mixtes acier/béton 

Un pont mixte acier/béton comporte des éléments structurels en acier et en béton armé ou précontraint, dont la particularité réside dans le fait de faire fonctionner ces matériaux selon leurs aptitudes optimales, notamment en compression pour le béton et en traction pour l'acier. Ces éléments présentent une solidarisation entre eux, sous forme de liaisons mécaniques, de façon à créer un ensemble monolithique.
Ils connaissent un fort développement depuis les années 1980 avec notamment les ponts bipoutres mixtes qui sont une solution relativement économique pour des portées comprises entre 35 et . Les ponts à poutre-caisson seront choisis lorsqu'un grand élancement est requis ou lorsque l'ouvrage présente une courbure très prononcée.

Ponts à poutres métalliques 

Les poutres métalliques peuvent être positionnées sous la chaussée ou de part et d'autre de celle-ci. Les poutres à âme pleine sont actuellement les plus utilisées car leur fabrication est relativement aisée. Les poutres caissons ont une meilleure résistance à la torsion que les poutres à âme pleine. Les poutres en treillis, constituées de barres métalliques horizontales, verticales ou obliques, appelées membrures, étaient très utilisées au  ou pour les ponts-rails. Elles ne sont aujourd’hui utilisées que lorsque les contraintes constructives ne permettent pas de mettre en place des poutres sous chaussées. Les poutres bow-strings ne doivent pas être confondues avec les poutres en treillis de hauteur variable. Extérieurement elles y ressemblent, mais il s’agit bien d’arc dont la poutre inférieure de liaison sert de tirant.

Ponts à poutres en bois 

Les poutres en bois sont disponibles en deux grandes catégories : le bois massif et le lamellé-collé, les assemblages sont réalisés soit traditionnellement par l'intermédiaire de tenons et mortaises, soit par clouage ou boulonnage. On distingue également les différentes essences utilisées parmi lesquelles nous citerons le pin, le sapin, l'épicéa, le chêne, le châtaignier, le douglas, certaines sont plus adaptées à certaines expositions, il sera préférable par exemple d'utiliser le pin pour un climat maritime. Un des éléments primordiaux pour assurer la durabilité du bois est de le conserver sec.

Pont en arc 

Avec le perfectionnement des propriétés de l'acier et des capacités de calculs apparurent les ponts en arc. Généralement, dans un pont en arc, la rivière ou la brèche est franchie en une seule fois par une seule arche alors que dans le pont à voûtes, le tablier repose sur des piles intermédiaires. Le pont en arc associe la compression à la flexion. Ils se caractérisent par le fait qu’ils exercent sur les culées un effort oblique tendant à écarter les points d’appui. Ils peuvent être différenciés selon la nature des matériaux de l’ouvrage (métal, béton armé, bois), selon la structure ou selon la position du tablier (porté, suspendu ou intermédiaire).

La structure permet de différencier principalement trois types de ponts en arc :
les ponts encastrés sur leurs points d'appui. Ces ouvrages ne peuvent être réalisés que si le sol est très résistant car ils exercent des poussées importantes sur leurs culées et le moindre déplacement de celles-ci met l’ouvrage en péril.
les ponts articulés aux deux points d'appui et au milieu de l'ouverture
les ponts articulés aux deux points d'appui seulement ;

Un autre type de ponts est apparu récemment : les ponts CFST (Concrete Filled Steel Tubular Arch Bridges) qui mixtent plusieurs types de structures et de matériaux. L’arc de ces ponts est constitué de treillis de tubes métalliques remplis de béton. Ils permettent des portées très importantes pour des ponts en arc puisque les plus grands dépassent  de portée.

Ponts suspendus 

Les ponts suspendus se présentent sous la forme d'une structure comportant un tablier en acier ou en béton, assurant la continuité de la voie portée et la répartition des charges, et des organes porteurs : les suspentes, les câbles et les pylônes. Les suspentes supportent le tablier et transmettent les charges aux câbles porteurs. Ces derniers, d'allure parabolique, transmettent une réaction verticale sur les pylônes et des efforts de traction dans des câbles de retenue amarrés sur des massifs d'ancrages, excepté pour les ouvrages dits « auto-ancrés » où les câbles sont amarrés sur le tablier.

Dans le cas des ouvrages à travées multiples, les efforts de traction induits par les charges roulantes sont transmis jusqu'aux câbles de retenue par des câbles accrochés sur des selles ou des chariots mobiles en tête des pylônes et appelés « câbles de tête ». Dans le cas général, les câbles de retenue, situés entre les ancrages et les pylônes, ne supportent pas de charge. Les suspentes verticales peuvent être complétées par des haubans inclinés afin de réduire les déformations du tablier. La classification est la suivante.

Ponts à haubans 

Les ponts à haubans se présentent sous la forme d'une structure comportant un tablier en acier ou en béton et des organes porteurs : pylônes, en acier ou en béton, travaillant en compression, et câbles inclinés, appelés haubans, travaillant à la traction.

Les ponts à haubans sont principalement différenciés selon leur nombre de pylônes. On distingue ainsi les ponts symétriques à trois travées, les ponts à pylônes uniques et les ponts à travées haubanées multiples. La première famille est la plus nombreuse. Dans de tels ponts les haubans les plus proches des culées sont appelés haubans de retenue. Ils donnent à l’ouvrage l’essentiel de sa rigidité. Dans le cas des ouvrages à pylônes uniques, celui-ci peut être central, encadré par deux travées d’égale longueur, ou bien en position décalée. L’ouvrage peut être entouré ou non de viaducs d’accès. Les structures haubanées à travées multiples permettent de limiter, par rapport à une solution plus classique, le nombre des fondations qui sont en général onéreuses.

Classification selon la position de la voie franchie

Classification selon la nature

Ponts fixes 
Les ponts fixes comprennent tous les ouvrages dont l'élément porteur, et en particulier le tablier, est fixe.

Ponts mobiles 
Un pont mobile est un pont dont le tablier est mobile en partie ou en totalité. Lorsque la hauteur du gabarit de navigation est importante (zones portuaires, canaux à grand gabarit), la solution de son franchissement par un ouvrage fixe entraîne la construction d'ouvrages d'accès importants et parfois irréalisables par manque de place. Sous réserve que la largeur du gabarit ne soit que de quelques dizaines de mètres et que le trafic routier ou ferroviaire porté par le tablier soit peu contraignant, il est plus économique d'envisager
le franchissement par un pont mobile capable de s'effacer en cas de besoin devant le trafic de la navigation qui est prioritaire.
On peut distinguer :
 Un pont levant est un pont dont le tablier peut se relever par translation verticale, et libère le passage d'un bateau par exemple.
 Un pont tournant est un pont dont le tablier peut tourner, et libère ainsi le passage d'un bateau.
 Un pont transbordeur est une structure métallique qui permet de faire passer les véhicules et les personnes d'une rive à l'autre dans une nacelle par translation horizontale.
un pont-levis est un pont mobile qu'on abaisse et relève, pour ouvrir ou fermer le passage au-dessus d'un fossé encerclant un ouvrage fortifié.
un pont flottant ou pont de bateaux

Ponts provisoires 

Un pont provisoire permet d'apporter une solution temporaire de franchissement d'un cours d'eau ou à la dénivellation d'un carrefour.

Ce type de pont est relativement utilisé dans le domaine du génie militaire : les ponts Bailey (ou Callender Hamilton) ou certains « toboggans » en sont des exemples.

D'autres types de ponts provisoires sont les ponts flottants et les ponts de glace, créés dans certaines contrées l'hiver.

Ponts habités 
Un pont habité permettait au Moyen Âge à certains usagers de se loger, il assure plus généralement certaines fonctions liées à la ville.

Classification selon la taille 

Les grands ouvrages routiers sont différenciés des petits par la dénomination d’ouvrages non courants, par opposition aux ouvrages courants.

Ponts non courants 
En France, et dans le domaine routier, la première définition en a été donnée dans la circulaire du , puis dans celle du , puis cette définition a été reprise dans différentes autres circulaires dont celle du 5 mai 1994

Sont considérés comme ouvrages non courants, d´une part, les ouvrages répondant aux caractéristiques suivantes :
les ponts possédant au moins une travée de plus de  de portée ;
les ponts dont la surface totale de l´un des tabliers dépasse  carrés ;
les tranchées couvertes ou semi-couvertes de plus de  de longueur ;
les ponts mobiles et les ponts canaux

Sont également considérés non courants tous les ouvrages ne dépassant pas les seuils précédents, mais dont la conception présente des difficultés particulières, par exemple :
celles provenant du terrain (fondations difficiles, remblais ou tranchées de grande hauteur, risques de glissement...) ;
celles sortant des conditions d´emploi classiques (grandes buses métalliques d´ouverture supérieure à , voûtes en béton d´ouverture intérieure supérieure à  ou dont la couverture de remblai est inférieure à 1/8 de l´ouverture intérieure, utilisation d´un dispositif ayant pour but de limiter la charge sur l´ouvrage) ;
celles liées à des modifications de solutions types résultant de la géométrie du tracé ou de recherches architecturales (ponts très biais ou à courbure prononcée…) ;
celles dues à l´emploi de techniques non codifiées et n´ayant pas fait l´objet d´un avis technique du SETRA (procédés de soutènement spéciaux…) ;
celles dues au caractère innovant de la technique ou du procédé.

Ponts courants 
A contrario sont considérés comme courants les ouvrages ne répondant pas aux critères ci-dessus.

Classification selon la brèche franchie

Viaduc 
Un viaduc est un ouvrage d'art routier ou ferroviaire  qui franchit une vallée, une rivière, un bras de mer ou tout autre obstacle et qui présente une hauteur ou une longueur, parfois les deux, plus grande que celle qu'exigerait la seule traversée de la rivière ou de la voie à franchir.

La terminologie de "pont" et de ses "viaducs d'accès" est souvent utilisée. La distinction absolue entre les deux termes n'est toutefois pas clairement définie, certaines publications estiment qu'il convient d'utiliser le mot "viaduc" au-delà de  d'ouverture et de  de hauteur libre pour un pont voûté, et au-delà de trois travées pour les autres types de ponts.

Ainsi certains ouvrages peuvent avoir deux dénominations, on parle de pont de l'île d'Oléron mais aussi de viaduc d'Oléron. De même pour le pont d'accès à l’île de Ré.

Nature de la brèche 
Un pont est dit terrestre lorsque le pont franchit une rivière, une voie navigable ou tout autre espace terrestre. Il est dit maritime lorsque l'ouvrage franchit un bras de mer.

Plages de portées selon le type 

Le graphique ci-dessous présente les plages de portées pour lesquelles chacun des types de ponts présentés ci-dessus est le plus adapté. Il s'agit d'optima financier, qui peuvent être remis en cause pour des raisons esthétiques ou techniques.

Les ponts à voûtes, ou ponts en maçonnerie, n'acceptent que des portées courtes puisque le pont de Trezzo sull'Adda, construit en Italie en 1377 et détruit en 1416, dont la portée était de  a longtemps détenu le record mondial. Le record absolu de portée pour un pont en maçonnerie a été atteint en juillet 2000 avec le pont de Dahne, sur l'autoroute de Jin-Jiao, dans la province de Shanxi en Chine avec une longueur de .

Le record mondial des ponts à poutres est quant à lui détenu par le Pont Rio-Niterói au Brésil, construit en 1974, avec une portée de . En France, c'est le pont de Cornouaille à Bénodet (1972) qui détient le record avec  de portée principale. Il s'agit du mode de construction le plus répandu pour la plage allant de 5 à  de portée.

Particulièrement apte aux très grandes portées, le pont haubané n’est pas pour autant absent du champ des autres portées. Le record est détenu par le pont de Suzhou (ou pont de Sutong) avec .

De  de portée jusqu'aux  du pont du détroit d'Akashi (ou pont Akashi-Kaykio), le pont suspendu est incontournable, lorsqu'il est nécessaire de franchir des très grandes brèches.

Notes et références

Notes

Références 

Marcel Prade, Les Ponts, Monuments historiques, 1986, (voir dans la bibliographie)

 Anne Bernard-Gély, Jean-Armand Calgaro, Conception des ponts, 1994, (voir dans la bibliographie)

 Charles Abdunur, Troisième conférence internationale sur les ponts en arc, 2001 (voir dans la bibliographie)

Voir aussi

Article connexe 
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Lien externe 
Classifications des ponts selon 8 catégories sur 4geniecivil.com
Technologie des ponts sur www.cours-genie-civil.com

Bibliographie 

, extraits consultables sur Books.google.fr

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