ponts_en_bpr_contraint.pdf

Université d’Abou Bakr Belkaid TlemcenFaculté des sciences de l’ingénieurDépartement de Génie Civil

Présenté par :Henaoui Chakib MoustafaDahmani Salah Eddine

Janvier 2008

Les Ponts en Béton Précontraint

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LES PONTS EN BETON PRECONTRAINT


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INTRODUCTION

Le but de ce Mini Projet est de présenter a bien les ponts construits en béton précontraint maisavant de commencer cette présentation, on a commencé par présenter le matériau utilisé c'est-à-dire le béton précontraint, ses origines, la méthode de calcul, les différents types deprécontrainte et en fin les types d’ancrages mais aussi une présentation sommaire de laprécontrainte extérieure.Dans la suite on a commencé par présenter les ponts en béton précontraint en deux partiesmajeures : de 1945a 1960 et de 1960 jusqu'à la situation actuelle.Dans la première partie on a présenté les premières réalisations les innovations avec quelquesexemples et dans la deuxième l’extension rapide du béton précontraint et le développementtechnique.


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TABLES DES MATIERES

Introduction........................................................................................................................2I) Généralités sur le béton précontraint..............................................................................5II) Principe de calcul……………………………………………………………………… 5

1. Définition…….............................................................................................................52. Définition sommaire de l’action de la précontrainte sur une pièce en béton……6

III) Modes de réalisation de la précontrainte…………………….......................................81. La précontrainte par fils adhérents ou pré-tension………………………………...82. La précontrainte par post-tension…………………………………………………...93. Précontrainte par vérin…………………………………………………………......10

IV) Les ancrages……………………………………………………………………………111. L’ancrage actif en post tension……………………………………………...……...112. Les ancrages fixes ou ancrages morts en post-tension…………………………….123. Les ancrages en pré-tension………………………..……………………………….12

V) La précontrainte extérieure ………………………………………………………….12VI) Les ponts en béton précontraint……………………………………………………...14

1. Les ponts en béton précontraint de la période 1945-1960……………………......14a. Les premières réalisations……………………………………………….....14b. Les travées indépendantes……………………………………………..…...15c. La construction en encorbellement…………………………………….......18d. Autres types d’ouvrages…………………………………………………….19e. Les systèmes de précontrainte……………………………………………...20

2. L’évolution depuis 1960 et la situation actuelle……………………………………21a. L’extension rapide du béton précontraint…………………………………21b. Les pont-dalles…………………………………………………………….…21c. Les ponts a poutres indépendantes…………………………………………22d. Les ponts a poutres continues………………………………………………25e. Les ponts en encorbellements successifs…………………………………...26f. Les ponts a béquilles obliques………………………………………………28g. Les ponts en arc………………………………………………………….…..29h. Les ponts a haubans…………………………………………………………29

Bibliographie………………………………………………………………………………...32


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I. Généralités sur le béton précontraint :

Nous savons que le béton armé est relativement lourd : les parties tendues dubéton ne sont utilisées que pour enrober l’acier, et il est évident que leur poids constitue unhandicap tel que, pour les poutres de grande portée ou de grand élancement L/H, la charpentemétallique se révèle souvent plus économique. Il est donc logique de chercher a utiliser a plein la résistance du béton encomprimant a l’avance par le jeu des forces internes , de façon telle que la variation decontrainte qui faisait naître des tractions en béton armé ne provoque qu’une décompression dubéton précontraint. Dés le début du 20ème siècle plusieurs ingénieurs avaient essayé deprécomprimer des éléments de béton en les traversant de part en part par des barres d’acierdoux, filetées, tendues par serrage d’un écrou ; mais ces essais n’avaient abouti qu’a échecs,en raison de l’intervention du retrait et du fluage du béton ; le raccourcissement différé dubéton, sensiblement du même ordre que l’allongement initial donné a l’acier suffisait pourannuler la traction de la barre, et la précontrainte disparaissait ainsi au bout de quelques mois. C’est à Eugène Freyssinet (1879-1962) que revient le grand mérite d’avoir misau point la technique du béton précontraint. Dès 1908, il réalisait des tirants précontraints aumoyen d’acier dur et après une interruption due à la guerre de 1914, il déposait les brevetsrelatifs a la précontrainte en 1982. Malgré quelques réalisations spectaculaires parmilesquelles il faut citer, en 1936, le renforcement des fondations de la gare maritimes du Havre(France), la précontrainte ne prit un véritable essor qu’après 1945, lors de la reconstruction denombreux ouvrages : réservoirs, pieux de fondations, chaussées, pistes d’aviation, barrages,caissons de réacteurs nucléaires, et depuis 20 ans les plates-formes d’exploitation pétrolièresen mer et bien sure les ponts notre objectif.

II. Principe de calcul :

1. Définition :En considérant une poutre rectangulaire de section (b, h) soumise a un moment Met en considérant q’elles formée de matériau élastique et homogène on peutexprimer la contrainte normale σ par rapport a son axe neutre :

( ) yMy

I où

3

12

bhI

Elle est maximale pour y=h/2 et vaut sur la fibre extrême de la section

3

. / 2 6

/12 ²

M h M

bh bh

Si on applique une force F sur la section, lui donnant une contrainte uniforme σ(avant application de M) puis, si on tient compte ensuite de l’application dumoment fléchissant M, on obtient les diagrammes suivants :


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Nous avons ici6

.M

F b hh

Grâce à cette force F nous avons fait disparaître toute contrainte de traction dans la section.L’élimination de la contrainte n’a pu être obtenue que par une augmentation importante de lacontrainte de compression qui passe de σ a 2σ et on s’aperçoit ainsi que la force F, qui est enfait la force de précontrainte (quelquefois désignée par P), serait surtout utile dans la partieinférieure de la section ou elle éliminerait les contraintes de traction, mais de révélerait parcontre inutile, et même nuisible dans sa partie supérieure.Donc nous allons excentrer cette force F par rapport a l’axe neutre afin de créer une contraintede compression en partie inférieure, capable d’annuler la contrainte de traction et obtenir unecontrainte nulle en partie supérieure de la section ; l’excentricité e de la force F doit être telleque la section ainsi soumise a la flexion composée avec un moment de précontrainte F.e et le

moment extérieur concomitant M qui crée les contraintes6

²

M

bh , on ait

Sur la fibre inférieure :

3

. . / 2 6 .

/12 ²

F F e h F F e

bh bh bh bh ..(1)

Et sur la fibre supérieure :

3

. . / 2 6 .0

/12 ²

F F e h F F e

bh bh bh bh ..(2)

L’équation (2) donne6 .

²

F F e

bh bh où

6.1

e

h soit

6

he

Cette dernière valeur de e nous permet d’avoir dans l’équation (1) :

²

F Fh

bh bh où

2F

bh

Et ainsi la force F s’écrit :bh

F2

La force F a appliquer a la section avec l’excentricité e=h/6 correspond au produit de lasection par la moitié de la contrainte maximale de flexion σ, calculée sous le momentextérieur M.


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2. Définition sommaire de l’action de la précontrainte sur une pièce enbéton :

Si nous considérons une poutre en béton de section constante et de fibre moyennerectiligne, simplement appuyée à ses extrémités, uniformément chargée de haut en bas, noussavons que, dans la, partie centrale de la portée, s’exerçant les plus grands momentsfléchissants, donc les plus grandes contraintes de traction sur le parement inférieur de lapoutre. Si nous décidions d’utiliser la précontrainte, c’est dans la partie inférieure des sectionsqu’il est logique, donc souhaitable d’excentrer la force F de précontrainte en plaçant endessous de l’axe neutre des sections, tandis q’au voisinage des appuis, la ou le momentfléchissant diminue et tend vers zéro, il est nécessaire, le plus souvent, de remonter l’armaturede précontrainte vers la fibre moyenne, de la conserver dans le noyau central et même de laplacer, a l’extrémité, au niveau de cette fibre moyenne puisque le moment fléchissant y estnul.

Prés de l’appui l’armature traverse ainsi obliquement la section formant un angle α (F désignela force de précontrainte) il en résulte en effort tranchant de précontrainte Fsinα de senscontraire a celui des sollicitations extérieures eV dans la section considérée et l’efforttranchant total y est ainsi :

eV Fsin En outre, il faut même signaler un gain sur la résistance même du béton au cisaillement grâceà la contrainte de compression développée par la précontrainte. En effet, nous remarqueronsque la compression apportée par la précontrainte diminue la valeur des contraintes principalesde traction et retarde la fissuration. Nous noterons également que l’effort normal deprécontrainte d’une armature, inclinée de α est Fcosα et non F mais en général, l’angle α estassez faible pour que l’on puisse admettre que cet effort normal conserve la valeur F.


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En présence de forces extérieures développant des efforts tranchants, l’effort tranchantrésultant est la somme algébrique de ces efforts et de ceux engendrés par la précontrainte.Dans une section quel- conque d’un élément où l’effet de la précontrainteF sin α (s’oppose à celui des forces extérieures V,L’effort tranchant réduit Vr, est égal à : Vr = V – F sin αDans la pratique, la tension d’un câble de précontrainte est calculée pour appliquer aubéton un effort tranchant permettant de compenser les forces extérieures et le poids proprede l’élément, ce qui empêche généralement l’apparition des fissures d’effort tranchantque l’on observe dans certaines conditions en béton armé (inclinées à 45° sur l’axe d’unepoutre exagérément sollicitée, par exemple.

III. Modes de réalisation de la précontrainte :

La précontrainte peut être obtenue soit «à l’avance» c'est-à-dire avant lamise en place du béton dans coffrage, soit au contraire après durcissement du béton, au moyende vérins prenant appui sur celui-ci.Dans le premier cas, il s’agit de précontrainte par pré-tension et dans le second, deprécontrainte par post-tension. Cette distinction conduit à des applications très différentes ence qui concerne la conception que la mise en œuvre.

1. La précontrainte par fils adhérents ou pré-tension :

C’est le système le plus utilisé pour la réalisation d’éléments préfabriqués entrant notammentdans la composition des planchers de bâtiments. Cette préfabrication réalisée sur le site ou enusine correspond essentiellement a la mise en œuvre d’une précontrainte rectiligne(exceptionnellement de tracé polygonal) réalisée sur un «banc de préfabrication» entre deuxbutées capables de reprendre l’effort appliquée sur l’armature (fils ou torons). Sur chantier,c’est quelques fois le moule servant au coffrage de la pièce qui reprend directement cet effort.L’armature active est tendue à l’intérieur de la cage d’armatures passives (cadres et étriers,Armatures longitudinales de montage, de peau, de renforts nécessaires à la reprise d’unepartie des efforts de traction)

Le bétonnage des pièces se fait après la mise en tension des armatures actives, et, aprèsdurcissement du béton, le phénomène d’adhérence de ces armatures est ici différent de celuiretenu dans la théorie du béton armé. En effet, la mise en tension, le fil ou le toron tendu serétrécit, et, lorsque ce fil est relâché ou détendu (alors que le béton a durci) il tend a reprendresa section initiale (effet poisson) en particulier sur les longueurs ou il n’est pas enserré par dubéton (c'est-à-dire en dehors du moule ou entre deux moules servant au coffrage des poutresou poutrelles sur le banc de précontrainte) ; c’est donc a l’extrémité de la pièce que lacontrainte d’adhérence est maximale, puis cette contrainte d’adhérence tend vers zéro aprèsune longueur sl , cette longueur est garantie par le fabriquant d’acier.


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Banc de précontrainte

Indépendamment de la longueur de scellement sl , il faut déterminer la longueur

d’établissement de la précontrainte el qui est la distance après laquelle la précontrainte se

diffuse dans la pièce avec un angle dont la tangente est voisine de 2/3. La longueurd’établissement el est généralement prise égale :

2 2e s pl l h

ph : est la hauteur qui sépare l’armature active du parement supérieur.

Ce n’est qu’après cette longueur el qu’on admet donc que la pièce commence à être

précontrainte. Les éléments préfabriqués par pré-tension sont généralement des retombées despoutres utilisées pour construction de ponts de portée modeste (≤ 15 mètres). Dans ce casd’utilisation, une dalle de béton plus ou moins épaisse, ou hourdis coulé en place, estnécessaire pour la finition tablier du pont.

2. La précontrainte par post-tension :

Le principe de ce type de précontrainte est, comme nous avons déjà vu, c’est detendre les armatures en prenant appui sur le béton durci de la pièce à précontraindre.Pendant sa mise en tension l’armature s’allonge, tandis que le béton compriméprésente un léger raccourcissement ; pour permettre le mouvement relatif qui enrésulte, il est nécessaire de ménager dans le béton des évidement tubulaires,généralement formés par des gaines métalliques de section circulaire disposées etréglées dans les coffrages avant le bétonnage. Les armature elles mêmes peuvent avoir été enfilées dans les gaines avantcoulage du béton ou, au contraire, si le procédé d’ancrage le permet, être enfilées aprèsdurcissement du béton. La première solution peut faire naître un danger de corrosiondes aciers si le délai prévu pour la mise en tension et l’injection des armatures gainéesest trop long. Quant à l’enfilage des armatures, il est applicable que si le tracé desgaines n’est ni trop sinueux, ni trop long. C’est après mise en tension et fixation de


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l’ancrage de l’armature au béton que la gaine, dans laquelle elle pouvait coulisser, estremplie complètement au moyen d’une injection au coulis de ciment. Le rôle de cetteinjection est double : tout d’abord protéger l’acier vis-à-vis de la corrosion, et ensuite,solidariser l’armature au béton. Certes la post-contrainte est la plus utilisée pour laréalisation des ponts et les ouvrages d’art en général, mais aussi les grands réservoirs,les centrales nucléaires, les plates formes pétrolières, et dans certains bâtiments degrande hauteur.

Toron

Vue d'un ensemble de torons gainés graissés regroupés dans une gaine PVC

3. Précontrainte par vérin :

Les deux techniques précédentes utilisent des torons ou des filsd’acier à haute limite élastique. Il est possible, lorsque l’on peut disposer deculées suffisamment résistantes, d’effectuer directement la mise en compressiond’une structure en béton au moyen de vérins prenant appui sur ces culées.C’est encore Freyssinet qui, le premier, a mis en œuvre ce mode de précontrainteau moyen de vérins plats, outils extrêmement puissants, d’un faible coût.Ce procédé, par la nécessité des culées qu’il impose, n’a que des applicationslimitées. Il a cependant été utilisé pour la construction de pistes d’aviation ou deroutes. Il a, en particulier, permis la réalisation de la chaussée du tunnel sous le MontBlanc. La précontrainte par vérins plats est aussi utilisée dans les barrages.


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Câbles de précontrainte Mise en tension des câbles

IV. Les Ancrages :

1. L’ancrage actif en post tension :

La tête d’ancrage est souvent une pièce cylindrique massive, percée detrous coniques ; cette tête est en acier au carbone, obtenue par fonderie. En partiehaute un trou permet l’injection de coulis tandis que les trous coniques concentrésdans la partie centrale permettent l’introduction des torons et des mors, en acierallié, qui sont formés de trois pièces et qui maintiennent les torons parcoincement. Derrière la plaque d’ancrage une pièce métallique, souvent appelée«trompette» permet l’épanouissement des torons avant leur pénétration dans latête d’ancrage. Un sérieux frettage hélicoïdal entoure la trompette et complètel’ancrage.


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2. Les ancrages fixes ou ancrages morts en post-tension :

Ils sont à l’extrémité où les câbles ne sont pas tendus par un vérin, à cetteextrémité.

Ils sont constitués par l’épanouissement sur une longueur L (fonction de lapuissance du câble et des qualités d’adhérence des torons). Le tube évent permetune injection correcte du coulis.

3. Les ancrages en pré-tension :

Les forces de précontrainte en pré-tension correspondent a des unités deprécontrainte inférieurs a celles utilisées en post-tension. Les armatures activesutilises sont des fils de 4.5 ou 6 mm ou bien des toron a 3 ou 7 fils ; pour desunités plus importante, on conçoit aisément que la longueur de scellement soitsupérieure d’ou une plus grande longueur a l’extrémité de la pièce pourl’établissement de la précontrainte. Ainsi pour les petites unités, le plusgénéralement utilisées, les ancrages sont constitués de cylindres en acier de 4 a5cm de diamètre et de longueur équivalente ménageant un trou tronconiquevariant sensiblement de 20 ou 25mm a une extrémité et de 12 ou 15mm a l’autreextrémité ; ces trous permettent le passage du fil ou toron et son coincement par 2ou 3 clavettes du même type que celles utilisées a l’ancrage actif en post-tension.A l’extrémité du banc une butée métallique ou en béton permet l’appui descylindres. A la fin de l’opération de mise en tension, le personnel travaillant acette derrière la butée d’ancrage car la rupture éventuelle d’une armature tendue(et libre puisque, a l’inverse de la post-tension, il n’y a, dans cette première phase,ni gaine, ni béton, pouvant créer un amortissement) libère une énergiecorrespondant a la force, introduite dans l’armature par le vérin, et peut créer unaccident mortel (c’est un véritable projectile). Après le durcissement du béton surle banc de préfabrication les fils ou torons sont découpés, sur la petite partieencore libre de leur longueur, entre l’extrémité des éléments et la butée.Signalons que fréquemment dans la pré-tension, l’excentricité constante, due a laprécontrainte rectiligne de la totalité des armatures, provoque des contraintes detraction a l’about des pièces sur le parement opposé a celui même ou se situent les


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armatures actives car a l’about il n’existe aucun moment fléchissant autre quecelui du poids extérieur de poids propre. On est tenu dans ce cas, de gainer, doncd’annuler la force précontrainte d’un certain nombre de fils ou torons sur unelongueur suffisante qui, ajoutée a la longueur d’établissement, correspond a unezone de la poutre ou le moment de poids propre peut équilibrer les contraintes detraction sur le parement considéré.

V. La précontrainte extérieure :

Appliqué actuellement aux ponts, la précontrainte extérieure avait connuplusieurs réalisations importantes, dès avant la deuxième guerre mondiale en Europe(Allemagne, Belgique, France).Il s’agissait le plus souvent de fils tendus suivant un tracé en trapèze, la déviationangulaire étant obtenu par appui des fils dur des diaphragmes en béton. L’expérience futfaite aussi sur des poutres de couvertures de grande portée pour des bâtimentscommerciaux ou industriels notamment.Bien que le principe fut très séduisant, ces expériences restèrent sans lendemain enraison de plusieurs incidents dus a la corrosion des câbles et la faible protection contre lel’incendie. C’est ainsi qu’à la fin années 60 et pendant toute la décennie suivante denombreux ouvrages connurent des désordres importants.Dans les ouvrages d’art les principales raisons de ces désordres sont :

La non prise en compte dans les calculs des gradients thermiques. La sous estimation des pertes de précontraintes par frottement, relaxation,

fluage et retrait. La méconnaissance des phénomènes de redistribution des efforts engendrant

une augmentation des moments en travée et une diminution des moments surappuis.

Le manque de soins et de connaissances permettant de faire une injection sûrepour la protection des câbles.


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Le renforcement de ces ouvrages par la précontrainte additionnelle ne pouvait être fait que parune précontrainte extérieure au béton ; d’où la nécessité de perfectionner non seulement lesystème mais aussi les moyens de protection.De ce fait dans les années 80, en France d’abord, puis dans de nombreux autres pays,plusieurs grands ouvrages durent réalisés avec des câbles extérieurs au béton.L’utilisation de la précontrainte extérieure se prête bien a la précontrainte partielle puisque, enflexion la structure peut être considérée comme étant en béton armé, soumise a l’effort normalextérieur de compression. Il faut cependant préciser que le résistance ultime d’une structure,munie de câbles extérieurs, doit être justifiée par des règles partuculieres, en général, plusdéfavorables dans la mesure où la section se rompt par insuffisance de l’acier et non parécrasement du béton ; le pourcentage d’acier passif dans la poutre doit être relativementimportant car comme pour les torons spéciaux gainés et graissés, c'est-à-dire en considérantque les armatures ne sont pas parfaitement adhérentes au béton. Leur surtension ne doit pasexcéder 100 à 150 MPa au maximum, en outre, il faut s’assurer, au préalable, de la très bonnetenue des ancrages. Les torons utilisés sont des torons normaux, quelquefois galvanisés ce quipermet une meilleure protection a la corrosion, les conduits sont de 0.6 MPa ; ils sont plusétanches que les gaines habituelles en feuillard, leur épaisseur correspond au 1/50 de leurdiamètre ou 1.5 mm au minimum.

VI. Les Ponts En Béton précontraint :

Les premiers ponts en béton précontraint remontent à l’année 1936 avecquelques ponts de service réalisés pour les travaux d’Oued-Fodda, ensuite un pont-route àOelde, en Westphalie, construit en 1938 avec le brevet de Freyssinet (portée 33 m –précontrainte par barres adhérentes pré-tendues), un pont-dalle a Longroy et un autre aElbeuf-sur-Andelle, en Normandie, en 1941 (portée : 20 et 10 m – premiers ouvragesprécontraints par câbles de 12 d 5). Les travaux du premier grand pont, celui de Luzancy,furent interrompus en 1941 par un incident de chantier et ne purent pas être repris pendantl’occupation.

1. Les ponts en béton précontraint de la période 1945-1960 :

C’est donc seulement après la fin de la deuxième guerre mondiale qu’on vitapparaître et se développer les premiers grands ponts en béton précontraint.

Pour appliquer une technique aussi originale et audacieuse, ne disposant ni deréférences ni de prescriptions réglementaires, il fallait des conditions spéciales qui étaientalors réunies : en premier lieu, la personnalité de Freyssinet dont la valeur techniques’imposait a tous, puis la pénurie d’acier et de ciment qui obligeait a économiser la matière aumaximum alors que les besoins étaient immenses et urgents, enfin et peut être surtout,l’atmosphère de liberté et la volonté de nouveauté qui a marqué cette période après celle del’occupation.

a) Les premières réalisations :La première réalisation marquante a été le pont de Luzancy, commencé en 1941, repris en1945 et terminé en 1946. C’est un ouvrage à béquilles et poutres parallèles rapprochées enbéton précontraint. Pour la mise en place de ces poutres, Freyssinet avait imaginé un nouveausystème de blondin, doté d’un tambour en béton armé en forme d’hyperboloïde, qui permettaitde faire varier la longueur du câble sans fin du transporteur, de manière a assurer unetransition quasi horizontale des poutres et a obtenir une très grande précision.

Puis Freyssinet fut chargé, toujours sur la marne (France), de la reconstructionde cinq ponts suivant des projets pratiquement identiques (Esbly, Annet, Trilbarbou, Changis,


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Ussy). Ce sont tous des ouvrages a béquilles obliques, avec des articulations au pied desbéquilles, construits de 1947 a 1950, leur portée est de 74 m.

Leurs tabliers comportent, comme a luzancy, des poutres parallèles rapprochéesconstruits a partir de voussoirs, c'est-à-dire de tronçons de 2 m de longueur environ reliéesdeux a deux pour assurer leur stabilité pendant les manutentions. Tous les éléments étaientensuite transportés par péniches en trois tronçons (le tablier comportant six poutres) et levésverticalement en trois phases : d’abord la béquille, elle-même préfabriquée avec un voussoir,mise en place et retenue par des câbles ancrés dans la culée ; puis un élément de cinqvoussoirs assemblés par précontrainte, placé en encorbellement et ancré dans le précèdent parprécontrainte ; enfin un élément de dix voussoirs assemblés par précontrainte. Les opérationsétaient effectuées symétriquement et lorsque les deux tronçons de dix voussoirs symétriquespar rapport a la clé étaient en place, les joints étaient matés, l’effort de suspension était réduitpour mettre l’arc en compression, et après durcissement des matage, la précontraintedéfinitive était mise en œuvre et l’effort exercé par le dispositif de levage était relâché. Ils’agissait donc déjà d’une construction en encorbellement avec préfabrication.

Pour l’ancrage des câbles, Freyssinet avait adopté le système des cônesmale et femelle qu’il avait inventé en 1939 et qui est encore utilisé aujourd’hui.

b) Les travées indépendantes :Pour des portées moins grandes que celles des ponts sur la marne, il était possible

d’utiliser de simples travées indépendantes. Dès 1944, une passerelle a piétons était construitea bully-grenay au moyen de poutres de 32 m de portée, précontrainte chacune par vingt câblesde 12d 5.

Le premier pont-route a poutres précontraintes de ce type est celui de Bourg-d’Oisans, de 42m de portée qui date de 1946 et qui est toujours en service. Quelques mois plus tard, en 1947,a été réalisé le pont d’Hermillon sur l’arc, à St Jean de Maurienne. Il comportait dix poutressous chaussée de 51,40 m de portée. Les gaines étaient constituées de papier Kraft bitumédont l’injection n’a pas pu se faire convenablement et, a cause des frottements qui se sontproduits, la force de précontrainte prévue n’a pas pu être atteinte. Il en est résulté des fissuresde flexion qui ont entraîné, au bout de 25 ans, la mise hors service du pont.

Par la suite, la technologie des gaines, de la mise en précontrainte et de l’injection s’estprogressivement améliorée et les autres ponts de cette époque sont encore pour la plupart enbon état.


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Au cours des années suivantes, d’autres ponts a poutres précontraintes ont étéconstruits en Savoie et dans l’Isère, et plusieurs autres dans le nord, parmi lesquels le pont deSaint-Waast, a valenciennes (65 m) et le pont de l’hippodrome, a Lille (68 m – 1951) dont laportée n’a pas été dépassée dans les ponts de ce genre.

En effet, les premiers constructeurs se sont tous orientés vers la préfabrication despoutres, et il est vite apparu que le prix de la mise en place de ces poutres augmentaitnettement plus vite que leur portée, si bien qu’il y avait grand intérêt a ne pas dépasser unecinquantaine de mètres, et, si c’était possible, lorsqu’il s’agissait d’une suite de travéesindépendantes, a limiter la portée des travées a une trentaine de mètres.

La préfabrication se faisait soit par coulage d’une poutre entière, soit, plus rarement, parcoulage de voussoirs, c'est-à-dire d’éléments de petite longueur, qui était ensuite assembléspar la précontrainte après durcissement pour former la poutre (suivant la technique utiliséepour les ponts sur la marne).

La mise en place se faisait de différentes manières : ou bien on faisait appel a desengins flottants ou terrestres pour transporter les poutres préfabriquées, ou bien on lesfabriquait soit sur le sol en les montant par levage, soit au niveau du tablier en les déplaçantpar ripage, ou bien on utilisait une poutre de lancement, qui transportait et posait les poutresen roulant sur la partie du pont déjà construite.

Dans les ponts de cette première génération, les poutres étaient posées a coté lesunes des autres et seul un intervalle longitudinal d’une dizaine de centimètres restait àbétonner. Les poutres, dont l’entraxe nedépassait guère 1,10 m et 1,20 m étaientdonc relativement nombreuses et les âmesétaient surabondantes malgré leurépaisseur très réduite (de l’ordre de 12cm). Pour assembler les poutres entreelles, le tablier était précontrainttransversalement.

D’assez nombreux ponts apoutres ont été construits dans les années50 ; on les trouve surtout dans certainesrégions ou les ingénieurs étaient passionnés par la nouvelle technique, et dans des ouvrages degrande envergure, tels le pont du galion, a Rio de Janeiro en Brésil (15 travées de 19 a 43 m),le pont sur le Wouri, a douala en Cameroun (23 travées de 45 m), les tabliers des viaducs del’autoroute de Caracas (Venezuela), le premier pont d’Abidjan (cote d’ivoire), pont –route etrail (8 travées de 46,50 m en caisson), l’appontement de Brest (poutres de 63 m), etc.…


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L’année 1956 a été marquée par deux réalisations spectaculaires :

Le pont sur le lac de Pontchartrain, aux Etats–Unis, composé de 2232 travées de 17 m deportée. La longueur totale de ce pont quireste le plus long pont du monde, atteintainsi 38 Km. Chacune des travées, de 10 mde largeur, a été entièrement préfabriquée etmise en place par engins flottants. Le tablier,à sept nervures, était précontraint par toronsadhérents de 9,6 mm ;

Le viaduc d’accès au pont de Tancarville, qui comporte huit travées de50 m de portée, dont le tablier est constitué de cinq poutrespréfabriquées précontraintes. L’espacement de ces poutres estbeaucoup plus grand qu’auparavant, puisqu’il atteint 3,45 m d’axe enaxe. Ceci nécessitait le coulage en place d’une bande de béton deraccordement de 2,25 m entre les ailes des poutres préfabriquées : il estapparu que cet inconvénient était largement compensé par les avantagesdus a la réduction du nombre de poutres


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Par la suite, la technique utilisée a Tancarville a été reprise pour tous les ponts apoutres indépendantes qui ont été construits un peu partout, par exemple :

Pont sur le canal st martin, a paris : 4 travées de 35 m ; Pont de Lattre de Tassigny, a Lyon : 3 travées de 52 m ; Viaduc d’Arcueil (autoroute du sud de paris) : 6 travées de 36 m ; Pont Champlain, sur le st Laurent, a Montréal : 40 travées de 54 m et

12 travées de 38 m ; Pont sur l’oued-Souss, près d’Agadir : 3 travées de 40,70 m, 1960

c) La construction en encorbellement :

Alors que les constructeurs français avaient surtout utilisé et développé la technique despoutres isostatiques préfabriquées, dont les portées limitées a une cinquantaine de mètresétaient bien adaptées a la plus part des franchissement, les constructeurs allemands, ayant aprévoir des portées nettement plus grandes, avaient mis au point une technique nouvelle deconstruction en encorbellement.

(Figure a coté d’un pont en encorbellement en construction).

Dans les premières réalisations du Dr Finsterwalder, a Balduinstein et aNeckarrems, en 1950, cette méthode consistait a couler sur place un voussoir de quelquesmètres de longueur, encastré dans une culée massive et formant l’amorce du tablier ; cevoussoir était mis en précontrainte dès que la résistance du béton le permettait, l’équipagemobile portant le coffrage était alors déplacé, un deuxième voussoir était coulé a la suite dupremier, mis en précontrainte, et ainsi de suite. Les deux tronçons de tablier avançaient enencorbellement pour se rejoindre au milieu de la brèche à franchir. En 1952 et 1953, cette méthode de construction était appliquée aux ponts deWorms (portée principale 114 m) et de Coblence 101 , 114 et 123 m) qui comportaient despiles intermédiaires. Les consoles étaient alors construite symétriquement de part et d’autredes piles, ce qui permettait d’équilibrer les moments de renversement l’un par l’autre, c'est-à-dire de la façon la plus simple et la moins coûteuse. Les avantages de ce type de construction,qui permet de construire des ouvrages de grande portée en supprimant tous les inconvénientsdu cintre, sont alors apparus avec évidence.


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L’idée de la construction en encorbellement n’était pas nouvelle : on la trouve dans les pontsprimitifs en bois et dans les fausses voûtes en pierre ; elle a été largement utilisée au XIXemesiècle pour la construction des ponts métallique, et la méthode avait été déjà employée dansquelques ponts en béton armé (en 1930, par Baumgart, au pont de Herval, au brésil, puis parLossier, au pont sur l’Oued Sebou, au Maroc, et par Caquot, en 1947 aux ponts de Bezons etde Donzère). La précontrainte permettait de résoudre facilement et efficacement les problèmesposés par ce mode de construction, grâce a la suppression des efforts de traction dans lesconsoles, et la nouvelle méthode s’est rapidement développée.

Les premiers ponts français construits en encorbellement au moyen d’un équipagemobile portée par la console en construction ont été conçus par Courbon et exécutés par lasociété des Grands Travaux de Marseille. Ce sont, dans l’ordre : le pont de Chazey (41, 57 et41 m, construit en encorbellement a partir des piles, en 1957), le pont de Libourne (une seuletravée de 55 m construite a partir des culées), le pont de Beaucaire (cinq travées de 86 m ), lepont de Folelli (une seule travée de 62 m), puis les ponts nécessités par la création du barragede Serre-Ponçon : Savines (onze travées de 77 m et deux travées de rive de 69, 34,50 m –1960).

(Pont de savines)

Tous ces ponts comportent, au milieu des tracées intermédiaires, une articulationcentrale ne transmettant que les forces verticales. Grâce a cette articulation sans poussée, ilssont isostatiques sous charge permanente ; il n’a pas de réaction hyperstatique due à laprécontrainte ; les piles sont encastrées dans le tablier qui est librement dilatable. Il en résulteque leur calcul est relativement facile et que le tracé des câbles et les opérations de mise enprécontrainte sont simples. Les ponts à une seule travée sont encastrés de consolessymétriques par rapport a chaque pile ; les travées de rive sont simplement appuyées sur lesculées. En coupe transversale, ils comportent soit un caisson, soit deux caissons parallèles,suivant la largueur du tablier.


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d) Autres types d’ouvrages :

Au cours de cette même période, plusieurs autres types d’ouvrages ont été construits,en nombre plus limité :

Des dalles pleines continues comme celles du pont de paris, a Beauvais(1950), dont les portées vont de 25 a 33,50 m, ou celles de l’autoroute deMarseille, avec des portées de 15 a 20 m (1959) ;

Des dalles nervurées, comme des ponts pour avions de l’aéroport d’Orly, àdeux travées continues (24 et 17 m, 1958) ;

Des poutres continues coules sur cintre, comme celles du pont n°10 d’Orly(39, 53, 39 m, 1958) dont l’aspect architectural a té particulièrement soignécompte tenu de son emplacement, ou celles du pont de la porte de Vitry, aparis (34, 45, 34 m, 1960) ;

Des bow-strings : la Marionnette (41,50 m, 1954) dont le tablier formanttirant est précontraint, de même que celui du pont de la Raterie (65 m,1957) ;

Des ponts a béquilles obliques, comme le pont rail de la Voulte (5 portiquesde 60 m de portées) ;

Un cantilever, le pont de Villeneuve-saint-georges (41, 73, 41 m, 1951) dontla travée centrale comporte une travée indépendante de 39 m. Ce pont estpost-contraint par câbles de pont suspendu visitables et réglables al’intérieur du tablier ;

Des arcs a trois articulations, construits en encorbellement grâce a un appuiprovisoire sur culée empêchant le basculement avant la jonction des deuxdemi arcs : Ponte-Nuovo 75 m, 1958), la Grande-Côte (101 m, 1960),Avignon (deux arcs de 74 m, 1960).

e) Les systèmes de précontrainte :

En même temps que de multipliaient les réalisations utilisant le systèmeFreyssinet, d’autres systèmes de précontrainte faisaient leur apparition, différent entre euxessentiellement par la constitution et pas les dispositifs d’ancrage des câbles. En France, ces systèmes comportent tous des câbles souples, a fils parallèles outoronnés : systèmes Coignet, système B.B.R.B, dérivé du système suisse B.B.R.V. et mis aupoint par l’entreprise Boussiron. En Allemagne, on employait plus généralement la précontrainte par barres. Déjà lepont d’Aue, construit en 1937 sur un projet de Dischinger (cantilever de portée centrale 69 m)comportait des barres d’acier St52 de diamètre d 70 mm tendues a 215 MPa, placées dans lestablier, a l’extérieur du béton. Le pont d’Oelde, construit en 1938, suivant les idées deFreyssinet, était précontraint par pré-tension au moyen de barres de d 14 mm à haute limited’élasticité tendu à 540 MPa. Freyssinet avait déjà employé cette méthode à la passerelle dubarrage des portes de Fer, sur l’Oued Fodda, en 1936. Mais dès 1939, il s’était orienté versles câbles souples, qui autorisaient beaucoup plus de liberté dans les tracés que les barresnécessairement rectilignes. Au contraire, Dischinger et Finsterwalder poursuivaient la mise aupoint du système par barres, qui est devenu le système Dywidag et s’est largement répandu enAllemagne. Bien d’autres systèmes ont été inventés en Allemagne (Baur-Leonhardt, etc.), enBelgique (Magnel), en Suisse (B.B.R.V.), en Italie (Morandi), en Grande-Bretagne (C.C.l.),en U.R.S.S., etc.


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2. L’évolution depuis 1960 et la situation actuelle :

a) L’extension rapide du béton précontraint :Dans les années 1960, le béton précontraint a pris une extension rapide dans les ponts.

Alors qu’on peut estimer que dans la période antérieure 15% environ des ponts étaientconstruits en béton précontraint, cette proportion s’est a peu près inversée en quelques années.C’est maintenant 85% sinon plus, des nouveaux ponts, tout au moins pour les moyennes et lesgrandes portées, qui sont en béton précontraint. Cet essor fulgurant tient a plusieurs causes :les développement des programmes autoroutiers, qui a nécessité de très nombreux ponts. Il enest résulté que les solutions en béton précontraint, qui étaient considérées auparavant commeun peu aventureuses, sont devenues courantes et tout a fait concurrentielles. Par la suite, lesprogrès faits dans les dispositions constructives et dans les méthodes d’exécution ont permisde diminuer les prix de revient, au point que pendant quelques années ou l’inflation a étémodérée, le prix des ponts a baissé. L’évolution s’est poursuivie vers un nombre relativement restreint de types d’ouvragesavec quelques variantes.

b) Les ponts-dalles : Les ponts-dalles, relativement peu nombreux jusqu'à la, se sont très rapidementmultipliés a partir de la parution du premier dossier-pilote PS-BP, en 1961 ; il s’en construitplusieurs centaines tous les ans, et c’est maintenant le type d’ouvrage le plus répandu. Ce pont-type, dénommé depuis 1966 PSI-DP (passage supérieur ou inférieur en dalleprécontrainte) est formé d’une simple dalle pleine continue d’épaisseur constante, a sectionrectangulaire ou a petits encorbellement. Le programme informatique actuel peut calculer toutouvrage de largeur et de biais modérés, ayant de deux à six travées continues. En pratique,pour des raisons économiques, la portée «déterminante» ne doit pas dépasser 23 m. Lepassage supérieur le plus courant, au-dessus des autoroutes, comporte quatre travées, avec unepile sur le terre-plein central ; les travées centrales franchissent les chaussées de l’autoroute etles travées de rive, appuyées sur des piles-culées enterrées, surplombent les talus. Les dalles précontraintes s’emploient aussi dans certains cas en travées indépendantes,lorsque la portée est faible. Si le pont est droit, l’utilisation de l’ordinateur serait hors deproportion avec le problème à résoudre ; la dalle en béton armé est d’ailleurs normalementplus économique pour les travées uniques. Si le franchissement est biais, à condition qu’il soitlimité à 30 grades, on peut faire appel au programme de calcul MRB (méthode des réflexionsbiharmoniques). C’est notamment les cas des « sauts de mouton » où le pont a une forme delosange.


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(Pont dalle)

Dans un pont continu, lorsque la portée déterminante dépasse une vingtaine de mètres, ilest nécessaire de diminuer le poids propre de la dalle. Pour cela, on emploie :

o Soit des dalles à grands encorbellements, ou dalles nervurées, si la largeur n’est pastrop grande.

o Soit la dalle élégie, comportant des vides intérieurs, ou élégissements, de formecylindrique, ou de préférence heptagonale irrégulière.

On peut atteindre ainsi des portées d’une quarantaine de mètres, a condition de donner ala dalle une hauteur variable (a partir de 25 m de portée environ). Ce type d’ouvrage estquelquefois comme passage supérieur d’autoroute, notamment quand on veut supprimerl’appui sur le terre-plein central (pour des raisons géométriques – terre -plein central tropétroit – ou esthétique – tablier a plus de 8 m au-dessus de l’autoroute), ou inversement sil’on veut maintenir l’appui central et supprimer les appuis latéraux, par exemple pourfaire passer des bretelles d’accès et de sortie. Les PS-DE ont ainsi en général trois oudeux travées. Les dalles sont presque toujours simplement appuyées sur les piles. Dans des casparticuliers, les piles ont été encastrées dans la dalle. Ceci permet de réduire lesdimensions des piles et donc l’encorbellement sous le pont, mais les sujétions de calcul etd’exécution qui en résultent ne permettent pas la généralisation du système.

c) Les ponts a poutres indépendantes : Souvent utilisés depuis 1947, se sont largement développés. Quelquefois le pontcomporte une seule travée, le plus souvent il est constitué d’une suite de travéesindépendantes (lorsque ces travées sont nombreuses, il prend le nom de viaduc), a poutrespresque toujours préfabriquées.

En coupe transversale, ces travées sont constituées de poutres parallèles dontl’espacement peut varier de 2,5 m à 3,5 m. Les semelles supérieures des poutres préfabriquéessont reliées par bandes de béton coulé en place. La dalle supérieure peut être précontraintedans le sens transversal ou fonctionner en béton armé, suivant la largeur du pont. Plus le pontest large, et plus il y a avantage à la précontraindre transversalement. Théoriquement, la poutre précontrainte peut être employée dans une gamme de portéestrès étendue. Pratiquement, il est plus avantageux d’utiliser des dalles pour les petites portées,inférieures à une vingtaine de mètres. Pour la construction très onéreuse, qu’elle soit


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préfabriquée ou coulée sur cintre. Dans quelques cas particuliers, la portée de 50 m a encoreété dépassée après 1960. De très nombreux ponts et viaducs constitués d’une suite de travéesindépendantes de ce genre ont été construits, surtout à partir de 1964.

Les projets de ce genre de ponts ont été facilités a partir de 1965 par l’emploi du calculinformatique, notamment à l’époque grâce au programme VIP, établi par le service centrald’Etudes Techniques, ce programme a été très souvent utilisé depuis 1967. Il a été complétéen 1970 par une séquence facultative de dessin automatique qui fournit le coffrage et lecâblage des poutres calculées. Les avantages de ce type de pont – économie, simplicité et rapidité de construction –sont tels qu’il a été pratiquement seul utilisé pour les portées moyennes, ou il s’estentièrement substitué aux types antérieurs de ponts en béton armé. Cependant, tout en étant encore très employé, il est moins systématiquement adoptédepuis quelques années, pour diverses raisons :

La préfabrication n’est économiquement intéressante que s’il y a assez grandnombre de poutres à fabriquer, de l’ordre d’une quarantaine au moins. Elle nécessiteen effet des installations et des engins spéciaux qui supposent un volume assezimportant de travaux. Pour les ouvrages moyens (sauf s’ils font partie d’un ensemblede plusieurs ponts), il peut donc y avoir intérêt a couler le tablier en place, d’autantplus qu’il est toujours nécessaire, même avec les poutres préfabriquées, de coulerune partie du tablier en place et que cela implique des complications pour lesraccordements (mais la préfabrication est évidement a employer, même pour un petitnombre de poutres, lorsqu’il n’est pas possible ou trop coûteux de construireautrement ;

Grâce au progrès faits dans la construction en encorbellement, il est apparu qu’unpont à grandes travées construites en encorbellement pouvait souvent être moinscoûteux qu’une suite de travées indépendantes de 30 m ;

Le problème des entretoises dans les travées indépendantes a poutres parallèles n’apas reçu de solution très satisfaisante.

En effet, lorsque les entretoises sont précontraintes, il est nécessaire de prévoir desabouts d’entretoises à l’extérieur des poutres latérales, pour y loger les dispositifs d’ancragedes câbles. Il en résulte un aspect désagréable pour le pont ; on a donc cherché à supprimerces abouts. On peut le faire avec des entretoises en béton armé ; mais il faut alors laisser des fers enattentes pour la jonction des entretoises et des poutres, et ceci complique beaucoup lapréfabrication et le montage. Une autre solution consiste à supprimer les entretoises. Mais il faut alors concevoir etcalculer le tablier en conséquence, puisque les efforts ne se répartissent plus de la mêmemanière.

Le principal inconvénient des suites de travées indépendantes provient de la présenced’un joint de chaussée au dessus de chaque appui. Dans une première période, lesjoints eux-mêmes se sont révélés inadaptés à un trafic devenu beaucoup plus intenseet agressif. Il a fallu les remplacer en grand nombre par de nouveaux types de jointsdont la technologie s’est progressivement améliorée. Mais ces équipements sontcoûteux, et ces joints restent des points faibles, par où l’eau peut s’infiltrer ; surtout,ils provoquent, malgré les précautions prises, des chocs préjudiciables au confort desautomobilistes et à la durabilité du pont, d’autant plus que sous l’effet du fluage, lestravées adjacentes prennent un bombement qui se traduit par un point anguleux audroit du joint.


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La manière la plus sure de résoudre ces problèmes est certainement de faire appel àdes travées continues plutôt qu’à des suites de travées indépendantes. Malgré cela les travées indépendantes a poutres préfabriquées restent courammentutilisées, dans les nombreux cas ou les autres solutions s’avèrent impossibles ou troponéreuses. La plus parts des ponts jusqu’ici ont étaient réalisés par post-tension mais il y aussipar pré-tension, les poutres précontraintes par adhérence. Dans ce procédé, comme on l’avu, utilise les fils ou torons à haute résistance sui sont tendus avant coulage du béton, enprenant appui sur des organes extérieurs. Après durcissement du béton, on reporte lesefforts de tension sur la poutre en désolidarisant les fils des organes d’ancrage extérieurs.La précontrainte est réalisée par les efforts d’adhérence exerces sur le béton par lesarmatures qui tendent a se raccourcir. Cette méthode a été souvent employée dans les ponts de première génération maiselle a été abandonnée au profit de la post-contrainte, parce qu’elle ne permet pasd’atteindre de grandes portées et surtout parce qu’elle nécessite une installation depréfabrication fixe (car une installation sur le site ne peut être envisagée que dans des castrès particuliers). Mais elle s’est poursuivie par ailleurs et plusieurs usines ont été créespour la préfabrication de poutres précontraintes destinées a d’autres usages (couverturesindustrielles, planchers a parcs de stationnement, etc.). Les dimensions de ces poutres sont variables suivant la portée et la largeur du pont ;d’une manière générale, leur hauteur (de 0,60 m à 1,20 m) est plus faible que celles depoutres type, de même que leur espacement (qui est de l’ordre de 0,80 m). Leurélancement est d’environ 1/22. Elles sont généralement préfabriquées sans amorce de hourdis intercalaire ; celui-ciest donc coulé sur place sur toute la largeur du pont, au dessus des poutres qui doiventêtre munies d’armatures en attente. Ce hourdis est coulé sur des coffrages perdus, soit enbéton armé. La dalle en béton armé servant de coffrage, dites prédalles participantes, ne peuventêtre prises effectivement en compte dans la résistance du tablier que si la continuité deleurs armatures est assurée dans les deux directions, ce qui augmente les difficultésd’exécution et donc le prix de l’ouvrage.

Dans le sens longitudinal, les méthodes envisagées pour réaliser une continuitémécanique entre travées successives au moyen d’un chevêtre en béton armé posent desproblèmes de conception et de calcul qui n’ont pas encore reçu de solution entièrementsatisfaisante. Pour éviter les joints, il est possible, comme dans le cas du V.I.P.P., de réaliser lacontinuité de la chaussée seulement par le houdis. Mais ce n’est pas une solutionexcellente et mieux vaut recourir à un tablier continu s’il peut être construit sur cintre. Le domaine préférentiel d’emploi des poutres précontraintes par adhérence est donccelui des ponts à une seule travée, d’une portée de 8 a 25 m, a condition qu’il existe uneusine de préfabrication pas trop éloignée su chantier.

d) Les ponts a poutres continues :Les poutres continues sont préférables aux suites de travées indépendantes, non

seulement a cause de la suppression des inconvénients dus aux joints (inconfort, risquesde dégradations, pénétration d’eau, etc.), mais aussi parce que leur résistance a la ruptureest plus grande. Mais elles sont plus chères, du fait des sujétions d’exécution, et elles ontété moins souvent employées. Lorsqu’on peut les couler en place sur un cintre appuyé sur le sol, elles peuvent êtreplus économique que les poutres préfabriquées. Pour cela, il faut que la longueur totale


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du pont ne soit pas trop grande, que le tablier ne soit pas trop élevé au-dessus du sol,qu’on puisse appuyer convenablement le cintre et que la présence du cintre ne soit pasgênante. Contrairement aux poutres préfabriquées qui doivent toujours être légères, onpeut alors adopter des formes plus massives pour les poutres, ce qui procure uneéconomie de coffrage, en même temps qu’une meilleure résistance a la rupture etcertainement une meilleure durabilité. Si la largeur des poutres est assez grande parrapport a leur hauteur, ces ponts peuvent aussi être considérés comme des dallesnervurées. Lorsque la portée est grande, on peut substituer aux poutres pleines des poutres-caissons ; mais les caissons sont plus difficiles a coffrer, et donc plus coûteux, que lespoutres ou les nervures ; on ne les emploie donc que dans des cas particuliers,notamment lorsque le tracé est courbe, pour résister aux efforts de torsion. Lorsqu’on ne peut pas envisager de cintre appuyé sur le sol, d’autres méthodes ontété employées pour la construction de ponts a poutres continues :

les cintres autolanceurs, qui comportent une structure métallique porteuse et unavant-bec. La structure métallique est appuyée sur l’extrémité du tablier déjàexécuté et sur une pile ou une culée ; elle porte le coffrage dans lequel est couléle tablier en béton jusqu'à un point situé au-delà la pile (point du moment nul).Lorsque le béton a durci et été mis en précontrainte, le cintre est déplacé, aumoyen de vérins et en utilisant l’avant-bec, pour passer a la travée suivante etainsi de suite.Les dispositions des cintres autolanceurs peuvent être très variées. On distingueles cintres « par en-dessus » qui portent les coffrages au moyen de suspentes, etles cintres « par en-dessous » dans lesquels les coffrages sont appuyés sur leséléments porteurs.Le tablier a construire peut être soit en caissons, soit a poutres ou en dallenervurée.

Cintre autolanceur par dessous

Le poussage, méthode inaugurée en France par la construction de l’aqueduc del’Abou, en 1968, qui consiste a lancer le pont en le poussant progressivement audessus de la brèche a franchir, le tablier étant construit sur les bord de cettebrèche au fur et a mesure de l’avancement de son extrémité. Deux méthodes sont


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employées : ou bien le tablier est poussé d’un seul coté, ou bien les demi-tabliers,fabriqués des deux cotés, sont poussés et se rejoignent au milieu de la brèche. Ledéplacement est obtenu au moyen de vérins, le tablier étant appuyé sur desplaques de téflon (matière dérivée du plastique et du fluor et qui résiste a destempératures très élevées et a la corrosion aussi) afin de diminuer au maximumles frottements. Quand la portée à franchir entre deux piles est assez grande, il estnécessaire de prévoir un avant-bec et quelquefois un haubanage provisoire pourlimiter la flèche de la partie en porte-à-faux. Le tablier peut être en caissons ou endalles nervurées. Il faut évidement que l’intrados soit plan et que le tracé en plansoit rectiligne ou circulaire, ou en hélice circulaire. Bien entendu, les effortspendant toutes les phases du poussage doivent être calculés et contrôlés et letablier doit être éventuellement renforcé en conséquence.

e) Les ponts construits par encorbellement successifs :

Ce type de ponts n’a cessé de se développer et de se perfectionner jusqu'à devenir le typele plus répandu pour les grandes portées, depuis une soixantaine de mètres jusqu'à 240 m. Par rapport à la période précédente, deux innovations principales sont apparues en 1961-1962 :

la suppression des articulations centrales pour rendre les tabliers continus. Eneffet, la solution de l’articulation au milieu des travées, qui était logique etsimple, a entraîné de sérieux inconvénients. Ces articulations n’étaient pascapables d’empêcher les déformations des extrémités des consoles qu’ellesreliaient, de sorte que les clefs se sont abaissées, d’une manière plus ou moinssensible suivant les caractéristiques des ouvrages, sous l’effet du fluage dubéton et de la relaxation des aciers. Ce phénomène ne met pas en cause larésistance du pont, mais la brisure qui en résulte dans le profil en long dugarde-corps et de la chaussée est très gênante, a la fois pour l’œil du spectateuret pour le confort de l’automobiliste. Pour atténuer le cassis ainsi formé, lesservices d’entretien ont procédé à des rechargements dont le poids a eu poureffet d’augmenter encore la déformation. Dans certains cas, les articulationselles-mêmes et les points de chaussée n’ont pas résisté à la rotation imprévuequi leur était imposée et il a fallu les changer et les renforcer.

Il a donc paru bien préférable de supprimer ces difficultés en rendant letablier continu. Le calcul, confirmé par l’expérience, montre que les déformationsdifférées sont ainsi réduites dans une proportion très importante (au moins de 5 a 1) etsurtout que ces déformations sont rendues continues d’un bout a l’autre de l’ouvrage, cequi les rend pratiquement insensibles au spectateur comme a l’automobiliste. Ausurplus, la continuité permet de supprimer les joints de chaussée avec toutes lessujétions qu’ils entraînent, et donne à l’ouvrage une augmentation de résistance due àl’hyperstaticité.

En contrepartie, le calcul des ouvrages sans articulation centrale est plusdifficile et leur exécution plus compliquée. Mais les avantages qui en résultentcomposent largement ces inconvénients et donc il est recommandé que tous les pontsconstruits en encorbellement soit rendus continus.

Les voussoirs préfabriqués, utilisés pour la première fois au pont de Choisy-le-roi, sur la seine. Plusieurs ouvrages avaient été déjà exécutés a partir de


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voussoirs préfabriqués : le pont de Luzancy, commencé en 1941 ; en1945, lepont sur la Medjerdah, en Tunisie, cantilever de 50 m de portée centrale, dontles voussoirs préfabriqués, en double té, étaient assemblés par précontraintelongitudinale et transversale pour former des caissons ; de 1947 a 1950 les cinqponts sur la marne puis en 1950-1952, les ponts sur l’Oued-djer ici en Algérie,a poutres indépendantes formées de voussoirs préfabriqués a 100 Km duchantier. Il était naturel d’appliquer cette technique à la construction enencorbellement. Mais, dans tous ces ponts, les voussoirs étaient préassembléspar précontrainte pour former des poutres ou des tronçons de poutres, les jointsentre les voussoirs, de quelques centimètres d’épaisseur, étant préalablementremplis de mortier de ciment coulé ou maté.

Voussoirs préfabriqués

Il fallait se débarrasser de cette sujétion due aux joints sinon, dans laconstruction en encorbellement par voussoirs successifs, il aurait fallu attendre ledurcissement du mortier de chaque joint, ce qui aurait fait perdre beaucoup de temps. Lasolution été trouvée sous la forme des « joints conjugués collés » : pour envisager un pointsans épaisseur, il fallait que les surfaces des voussoirs successifs s’appliquent exactementl’une sur l’autre ; il a suffi pour cela d’utiliser comme coffrage d’une des faces verticales d’unvoussoir la face du voussoir précèdent sur laquelle elle devait s’appliquer. En outre, pourfaciliter la mise en place et la rendre très précise, des assemblages par tenons et mortaises (ou« clés ») ont été prévus sur quatre cotés des voussoirs. Enfin, les faces verticales devaient êtrebadigeonnées d d’une colle a base de résines époxydes pour remplir tous les vides, pouraméliorer la transmission des efforts et pour surtout assurer l’étanchéité. Cette colle sepolymérise très vite et ne retarde donc pas la mise en précontrainte.

Le processus est alors le même que dans le cas de voussoirs coulés en place :après la rose du premier voussoir sur pile, deux voussoirs sont mis en place symétriquement,maintenus en position et soutenus provisoirement par des dispositifs divers et par les clés ; onpasse alors des câbles de précontrainte dans le fléau (c'est-à-dire dans les deux consoles depart et d’autres de la pile) et dès qu’ils sont tendus une autre opération peut commencer.

Le grand avantage de cette invention est qu’elle a permis de diminuer trèssensiblement les délais d’exécution. En effet, lorsque les voussoirs sont coulés en place, il fautinstaller l’équipage mobile, bétonner le voussoir, attendre qu’il ait assez durci pour le mettreen précontrainte, et avancer l’équipage. Cela demande a peu près une semaine pour deuxvoussoirs symétriques de 3 m, c'est-à-dire qu’en moyenne le fléau s’allonge a peine d’unmètre par jour.

Avec la préfabrication, les délais de bétonnage et de durcissementn’interviennent plus, puisque les voussoirs peuvent être faits largement à l’avance, pendantqu’on construit les fondations et les appuis, et qu’on commence la mise en place du tablier.Seul intervient le temps du transport, du positionnement et de la mise en précontrainte ducouple de voussoirs. Tout dépend alors de l’organisation des opérations, de l’efficacité dumatériel et de l’habilité de la main-d’œuvre : on peut atteindre en moyenne une dizaine demètres et jusqu'à 30 m d’avancement par jour.

Les inconvénients – comme dans tous les ouvrages préfabriqués – risquent deprovenir de la présence des joints: absence d’armature passives pour la transmission des


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tractions éventuelles, incertitudes sur l’étanchéité, difficulté de bien raccorder les gaines etd’y faire passer l’injection. En fait, grâce aux précautions prises, ces risques ne se sonttraduits par aucun incident sérieux jusqu'à présent.

Les voussoirs peuvent être fabriqués dans des moules fixes (comportant desparties mobiles pour s’adapter aux dimensions différentes des voussoirs successifs) ou sur unbanc de fabrication dont la partie supérieure reproduit la forme de l’intrados de la console(c’est alors le coffrage qui se déplace de voussoir en voussoir).

Les dispositifs de transports et de mise en place sont extrêmement variés ; ilsdépendent des entreprises et des conditions locales : transport par voie d’eau avec levage pargrue flottante ou a partir du tablier, transport sur le tablier déjà construit, par bardeursautomoteurs et chariots sur rails, puis mise en place au moyen d’une poutre de lancement ouexceptionnellement d’un portique roulant.

La construction des voussoirs n’a pas eu pour effet de supprimer la construction enencorbellement avec coulage sur place.

Les deux méthodes utilisées concurremment, suivant les cas. La constructionimplique des installations et un matériel spécialisé qui ne se justifient que lorsque lenombre de voussoirs a fabriquer est grand. Elle est intéressante surtout lorsque le délaid’exécution doit être réduit et lorsque les voussoirs peuvent être transportés par voiefluviale ce qui permet de se passer de la poutre de lancement. En fait, le choix entre lesdeux méthodes dépend beaucoup des habitudes et du matériel disponible des entreprises.

Les dispositions générales des ponts construits par coulage en place ou parvoussoirs préfabriqués sont les mêmes.La coupe transversale est toujours constituée de caissons. En pratique on emploie un seul

caisson a deux âmes si la largeur du tablier est inférieure a 12 m. et deux caissons a deuxâmes (raccordés par une bande de béton coulée en place) si cette largeur dépasse 16 m, saufcas particuliers. Entre 12 et 16 m, on a choisi soit un seul caisson a deux âmes, soit deuxcaissons, soit plus rarement, un caisson a trois âmes. Les âmes des caissons peuvent être soitverticales soit inclinées.

En général, le tablier est une poutre continue appuyée sur les piles et les culées au moyend’une ligne d’appareils d’appui en élastomère fretté. Ceci exige, bien entendu, que pendant laconstruction le tablier soit encastré provisoirement sur son appui pour que le fléau soit stable ;pour cela, ou bien on utilise des appareils d’appui provisoires dédoublés, ou bien on soutientle tablier près de la pile au moyen de palées provisoires, en y ajoutant éventuellement uneprécontrainte verticale.

Quelquefois le tablier reste encastré élastiquement sur chaque pile par l’intermédiaire dedeux lignes d’appuis, ce quoi permet d’éviter l’encastrement provisoire pendant laconstruction.

L’encastrement total des piles dans le tablier peut être réalisé lorsque les piles sont assezhautes (au moins 20 m.) et assez flexibles pour suivre les déformations linéaires du tabliersans que cela introduise des efforts trop importants dans les fûts et dans les fondations. Lepont fonctionne alors comme un portique – ou une suite de portiques – prolongé par desconsoles.

Pour le tablier, une solution intermédiaire entre la continuité et l’articulation centrale estcelle du cantilever, avec travée indépendante appuyée sur les extrémités de deux consoles.

Lorsque le tablier est trop long pour être continu d’un bout a l’autre, il faut le couper pardes articulations, du même genre que celles des cantilevers. Il est alors préférable de les placera proximité des points de moment nul.

Le record mondial des ponts de ce type, longtemps détenu par le pont de Bendorf, sur leRhin (208 m de portée centrale-1964) est passé au japon avec le pont de Kochi, sur la baie


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Urato (230 m-1972), puis le pont Hikoshima Ohashi (236 m-1975) et le pont Hamana (240m-1976).

f)Les ponts a béquilles obliques : Dans les premiers ponts sur la Marne, les poutres ou portiques a béquilles oblique

ont été utilisés, dans des cas particuliers, soit a cause de la configuration de la brèche et desgabarits a respecter, soit pour des raisons d’aspect.

Ce type de pont étant rarement employé, a cause sans doute de son coût élevé quecelui des pont-dalles. On ne le choisit que dans des circonstances spéciales, pour rompre lamonotonie des passages supérieurs ou pour marquer un point singulier de l’itinéraire, et acondition que le terrain de fondation soit capable d’encaisser la poussée des béquilles. Il enexiste une dizaine d’exemplaires au-dessus des autoroutes. La distance entre articulations desbéquilles est en général d’une trentaine de mètres.

Un cas, jusqu’ici unique, c’est celui du pont du Bonhomme, sur le Blavet (1974) quicomporte des béquilles obliques dont la distance entre articulations est de 186 m. cette formeinhabituelle pour un grand ouvrage en béton précontraint s’explique par le profil en travers dela rivière et les caractéristiques du sol. La travée centrale (147 m entre têtes des béquilles) aété construite en encorbellement, les consoles étant soutenues pendant la construction par despalées verticales provisoires.

g) Les ponts en arc :Dans les années récentes, on a utilisé la précontrainte pour construire quelques arc sans

cintre, par haubanage, au moyen d’une méthode analogue a celle qui avait adoptée pour leviaduc de gabarit. Ce sont les arcs a tablier supérieur dont les deux moitiés sont constitués devoussoirs coulés en encorbellement dans des équipages mobiles se déplaçant suivant le tracéde l’arc, retenus au fur et a mesure de leur avancement par des haubans. Ceux-ci sont attachéssoit a la pile située au-dessus de la culée de l’arc, soit aux piles successives destinées asoutenir le tablier. La précontrainte est nécessaire pour assurer la résistance pendant la construction. C’estun type d’ouvrage qui présente une grande qualité esthétique et qui peut être envisagé pourfranchir une large brèche, mais qui reste actuellement moins économique que les ponts apoutres.

h) Les ponts a haubans : Pour les grandes portées, supérieures a 200 m, il était logique d’envisager d’associer aun tablier en béton précontraint des haubans rectilignes. Dès 1962, quelques années après laconstruction des premiers grands ponts métalliques a haubans, cette idée était réalisée au pontMaracaibo, au Venezuela, conçu par Morandi (longueur totale du pont, situé a l’entrée du lacde Maracaibo : 8678 m). Les travées centrales de ce grand ouvrage sont formées de consoles,de part et d’autre des piles, soutenues par haubans. Sur les extrémités de ces consoless’appuient des travées indépendantes. La distance entre axe des piles est de 235 m.

Le développement des ponts à haubans ne fait que s'accélérer sur tous les continents, car, enévitant la construction d'énormes massifs d'ancrage, ils font reculer le domaine d'emploiéconomique des ponts suspendus. En témoigne notamment, en France, à l'est de Honfleur, lepont de Normandie, sur l'estuaire de la Seine, avec un tablier principalement métallique dontla portée est de 865 m.


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Le tablier est un caisson en béton précontraint continu sur toute la longueur du pont principalet jusqu'à des articulations situées au-delà des piles d’extrémité. Les haubans sont des câblesplacés dans des tubes étanches et injectés, disposés en éventail dans le plan médian du tablier.

Les études montrent que la seule limitation à l'augmentation des portées tient auxphénomènes d'instabilité aéroélastique.

(Viaduc de Millau)


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Conclusion :

La construction des ponts a évolué depuis la naissance du béton précontraint qui a vraimentpermis des constructions vraiment extraordinaires avec des coûts relativement moins élevés.

Et donc dans notre travail on a essayé d’énumérer le différents types de ponts utilisant cettetechnologie et les différentes méthodes de construction.


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Bibliographie

Cours et applications de béton précontraint 2004 par A. Fuentes (Office despublications universitaires Algérie).

Conception des ponts 1988 par G. Grattesat (Editions Eyrolles). Le ciment et ses applications 2001 (Collection techniques CimBéton).

ponts_en_bpr_contraint.pdf

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