EP0085608B1 - Procédé et dispositifs pour la réalisation d'un tablier de pont et structures similaires, et ouvrages obtenus - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a bridge deck or similar structure, deck segments and a method for the construction of a bridge span comprising such a deck.
- structure analogous to a bridge deck is meant any structure which covers a certain extent and which is only supported in certain places such as a bridge deck, a floor or a building covering.
- a bridge deck in accordance with the invention consists of segments assembled step by step, these segments comprising mixed steel-concrete segments each comprising a steel steel frame integral with an upper concrete slab and comprising concrete segments, this deck being characterized by the fact that the mixed segments constitute suites of mixed segments, all of the mixed segments of a suite being located between two concrete segments and being stiffened by prestressing cables which pass through the metal frames and are fixed at their ends to the concrete segments.
- voussoir we mean a repetitive cross section of the deck, this section extending on the one hand over the entire width of the deck and, on the other hand, over only a fraction of the length of the deck.
- longitudinal (e) and transverse (e) will be used with reference to the deck, that is to say respectively denote a line or plane which extends in the length of the deck and a line or a plane which extends across the width of the deck.
- the invention also relates to a preferred mixed segment to constitute the deck, this segment comprising an upper concrete slab supported by a metal frame, the metal frame comprising prefabricated assembly parts distributed in a surface adjusted at the intersections of longitudinal lines, of transverse lines and diagonal lines, the longitudinal lines and the transverse lines being in said adjusted surface and the diagonal lines connecting this surface to the upper concrete slab, the metal frame comprising profiles arranged along said lines and welded together and / or to said assembly parts.
- FIG. 1 A typical example of a mixed segment according to the invention is shown diagrammatically in FIG. 1.
- This segment includes an upper concrete table 1 carried by a three-dimensional metal frame 2.
- the metal frame is made up of profiles and assembly parts.
- the profiles are arranged, on the one hand, in a virtual regulated surface 3 along longitudinal lines 4 and transverse lines 5 and, on the other hand, along diagonal lines 6 connecting the lower surface 3 to the upper table 1.
- the profiles arranged along diagonal lines or oblique profiles are in virtual planes 7 which are alternately tilted to the left, and tilted to the right.
- the profiles have not been shown but only the lines along which they are arranged; in addition, only the diagonal or oblique section lines 6 of the foreground 7 bent to the left and of the foreground 7 bent to the right of the left end of the segment are shown, but it will be understood that the other inclined planes include similar oblique profiles.
- Lines 8 have no particular meaning and have been shown only for clarity of the drawing.
- the frame of the segment includes eight assembly pieces A to H shown diagrammatically in your fig. 1.
- Each joining piece is a knot where a longitudinal profile L meet, and are assembled, one or two transverse profiles T, two oblique profiles P "P 2 inclined towards the left and two oblique profiles P ,, P 2 inclined towards the right.
- the assembly parts are in the set area 3.
- FIGS. 2 and 3 An assembly part has been shown in detail in FIGS. 2 and 3. This is for example part B.
- the assembly piece comprises a front plate 9 to be pressed against a plate or a corresponding face of the adjacent segment and which is provided with holes 10 for the passage of fixing bolts of the two segments, and / or means 11 for the relative positioning two segments and / or holes 12 for the free passage of prestressing cables.
- the positioning means 11 preferably comprise nipple / drilling pairs, the nipple of a plate penetrating into the bore of the adjacent plate and taking up the shearing forces.
- the assembly part has, behind the front plate 9, inclined faces 13 against which abut perpendicularly and are welded the ends of some of the oblique profiles.
- the oblique profiles comprise, on the one hand, P profiles, arranged obliquely in a vertical plane (which is the plane of the front face or of the rear face of the segment) and, on the other hand, P profiles obliquely directed towards regions such as S (fig. 1) situated substantially in the middle of the underside of the upper slab.
- the oblique profiles P 2 are welded to the surfaces 13 while the oblique profiles P, are welded to the plates 9 and to the oblique profiles P 2 (fig. 3).
- the assembly part has horizontal faces 14, 15 between which are placed the ends of the sections L arranged along the longitudinal lines and to which these ends are welded.
- the profiles L arranged along the longitudinal lines are H profiles and the profiles T arranged along the transverse lines are welded to the wings of the H profiles in the region of the assembly parts. More specifically, the profiles T arranged along the transverse lines are constituted by two angles 16,17 welded to a flat 18 disposed between the angles and itself welded to the profile in H (Fig. 2).
- the assembly parts are molded parts, at least some of which include a vertical front plate 9 and, on the back of this wall, a horizontal lower plate 19 and a horizontal upper plate 20 which has two wedge-shaped wings ( fig. 2 and 3).
- each oblique profile is fixed to the concrete slab by a device which allows to separate at will the profile of the slab.
- This device will be described below with reference to the oblique sections P, transverse vertical planes.
- this device comprises (FIGS. 1, 4 and 5) a plate 21 situated in the zone S 'of the concrete of the upper slab 1 and a plate 22 situated outside this concrete, welded at the end upper side of an oblique H-shaped profile and pressing flat against an oblique surface 23 formed on the underside of the concrete slab 1, these two plates being traversed by a threaded rod 24 held by nuts 25 and 26 and on the other side of the plates 21 and 22, one of the nuts being located inside the concrete while the other nut is outside the concrete and accessible from below the slab.
- the threaded rods with said nuts constitute high strength bolts.
- a metal sheath 27 is fixed by welding to the upper plate 21 to isolate the rod 24 from the concrete of the upper slab during the pouring of this concrete.
- Concrete segments do not include the metal frame of mixed segments but they include means for positioning and fixing the mixed segments adjacent to concrete segments. These means are, for example, bolt rods or suitable plates fixed to the concrete segments to guide and receive for fixing the adjacent assembly parts of the metal frames of the mixed segments. On the other hand, the concrete segments have means for anchoring the ends of the prestressing cables which pass through the frames of the mixed segments.
- FIG. 7 is a diagram of a span of a bridge according to the invention. It was assumed, for the example, that this span comprises eight mixed segments V m between two concrete segments V B , the whole being stiffened by prestressing cables Cp anchored in the concrete segments and passing through the perforations 12 of the transverse plates of assembly parts.
- the invention is not limited to the embodiments which have been described.
- it is planned to produce, if desired, the profiles with double profiles, in particular to split the longitudinal profiles, which makes it possible to modify the location of the holes for the passage of the longitudinal prestressing cables.
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Description
- L'invention concerne un tablier de pont ou structure analogue, des voussoirs de tablier et un procédé pour la construction d'une travée de pont comportant un tel tablier.
- Par structure analogue à un tablier de pont, on désigne toute structure qui couvre une certaine étendue et qui n'est supportée qu'à certains endroits comme un tablier de pont, un plancher ou une couverture de bâtiment.
- On sait qu'il est avantageux de réaliser un tablier de pont au moyen d'une charpente métallique qui porte une dalle en béton. On constitue ainsi soit la totalité de la longueur du pont (FR-A No 1324743), soit des portions de cette longueur qui s'étendent dans l'intervalle entre les piliers qui supportent le pont (CH-A No 490573). Les solutions connues ne sont pas appropriées pour réaliser des ponts de grande longueur ou pour réaliser des ponts comportant de grands intervalles entre les piliers. La présente invention vise à éviter ces inconvénients et à permettre l'utilisation de structures mixtes acier-béton pour réaliser des tabliers de pont de grande longueur et/ou des tabliers de pont présentant une grande longueur entre les piliers du pont et/ou des tabliers de pont de grande largeur.
- Un tablier de pont conforme à l'invention est constitué de voussoirs assemblés de proche en proche, ces voussoirs comprenant des voussoirs mixtes acier-béton comportant chacun une charpente métallique en acier solidaire d'une dalle supérieure en béton et comprenant des voussoirs en béton, ce tablier étant caractérisé par le fait que les voussoirs mixtes constituent des suites de voussoirs mixtes, l'ensemble des voussoirs mixtes d'une suite étant situé entre deux voussoirs en béton et étant raidi par des câbles de précontrainte qui traversent les charpentes métalliques et sont fixés à leurs extrémités aux voussoirs en béton.
- Par le terme voussoir, on désigne une section transversale répétitive du tablier, cette section s'étendant d'une part sur toute la largeur du tablier et, d'autre part, sur une fraction seulement de la longueur du tablier. Par la suite, les expressions longitudinal(e) et transversal(e) seront utilisées par référence au tablier, c'est-à-dire désigneront respectivement une ligne ou plan qui s'étend dans la longueur du tablier et une ligne ou un plan qui s'étend dans la largeur du tablier.
- L'invention concerne également un voussoir mixte préféré pour constituer le tablier, ce voussoir comprenant une dalle supérieure en béton supportée par une charpente métallique, la charpente métallique comprenant des pièces d'assemblage préfabriquées réparties dans une surface réglée aux intersections de lignes longitudinales, de lignes transversales et de lignes diagonales, les lignes longitudinales et les lignes transversales se trouvant dans ladite surface réglée et les lignes diagonales reliant cette surface à la dalle supérieure en béton, la charpente métallique comprenant des profilés disposés suivant lesdites lignes et soudés entre eux et/ou auxdites pièces d'assemblage.
- On décrira ci-après un exemple de voussoir et de tablier conforme à l'invention en référence aux figures du dessin joint dont certaines sont essentiellement des schémas alors que d'autres sont déjà des vues de détail, les vues étant limitées à ce qui est nécessaire à l'homme de métier pour la compréhension de l'invention.
- Sur les figures:
- la fig. 1 est une perspective schématique d'un voussoir;
- la fig. 2 est une vue frontale d'une pièce d'assemblage de la charpente métallique d'un voussoir mixte conforme à l'invention, le plan de vue étant un plan vertical transversal;
- la fig. 3 est une coupe de la pièce d'assemblage suivant le plan III-III de la fig. 2;
- la fig. 4 est une fraction d'une vue du voussoir dans un plan vertical transversal, montrant deux pièces d'assemblage de la charpente et les profilés obliques du plan vertical qui aboutissent à ces pièces;
- la fig. 5 est un schéma d'un dispositif de fixation d'un profilé oblique de la charpente métallique à la dalle supérieure du voussoir;
- la fig. 6 est une vue par en dessous de la dalle de béton du voussoir dans la région où aboutissent des profilés obliques de la charpente métallique;
- la fig. 7 est un schéma d'une traversée d'un pont comportant un voussoir conforme à la présente invention, et
- la fig. 8 est un schéma relatif au procédé de fabrication de la travée de pont.
- Un exemple type de voussoir mixte conforme à l'invention est représenté schématiquement sur la fig. 1.
- Ce voussoir comprend une table supérieure 1 en béton portée par une charpente métallique tridimensionnelle 2. La charpente métallique est constituée de profilés et de pièces d'assemblage.
- Les profilés sont disposés, d'une part, dans une surface réglée virtuelle 3 suivant des lignes longitudinales 4 et des lignes transversales 5 et, d'autre part, suivant des lignes diagonales 6 reliant la surface inférieure 3 à la table supérieure 1. Les profilés disposés suivant des lignes diagonales ou profilés obliques se trouvent dans des plans virtuels 7 qui sont alternativement penché vers la gauche, et penché vers la droite. Sur la fig. 1, pour la clarté de la figure, on n'a pas représenté les profilés mais seulement les lignes selon lesquelles ils sont disposés; de plus, on n'a représenté que les lignes diagonales ou profilés obliques 6 du premier plan 7 penché vers la gauche et du premier plan 7 penché vers la droite de l'extrémité gauche du voussoir mais on comprendra que les autres plans penchés comportent des profilés obliques similaires. Les lignes 8 n'ont pas de signification particulière et n'ont été représentées que pour la clarté du dessin.
- La charpente du voussoir comprend huit pièces d'assemblage A à H schématisées sur ta fig. 1. Chaque pièce d'assemblage est un noeud où se rencontrent et sont assemblés un profilé longitudinale L, un ou deux profilés transversaux T, deux profilés obliques P" P2 inclinés vers la gauche et deux profilés obliques P,, P2 inclinés vers la droite.
- Les pièces d'assemblage se trouvent dans la surface réglée 3.
- Une pièce d'assemblage a été représentée en détail sur les fig. 2 et 3. Il s'agit par exemple de la pièce B.
- La pièce d'assemblage comporte une platine frontale 9 à plaquer contre une platine ou une face correspondante du voussoir adjacent et qui est pourvue de trous 10 pour le passage de boulons de fixation des deux voussoirs, et/ou de moyens 11 pour le positionnement relatif des deux voussoirs et/ou de trous 12 pour le passage libre de câbles de précontrainte. Les moyens de positionnement 11 comprennent de préférence des couples téton/ perçage, le téton d'une platine pénétrant dans le perçage de la platine adjacente et reprenant les efforts de cisaillement. La pièce d'assemblage présente, derrière la platine frontale 9, des faces inclinées 13 contre lesquelles viennent buter perpendiculairement et sont soudées les extrémités de certains des profilés obliques.
- De fait, les profilés obliques comprennent, d'une part, des profilés P, disposés obliquement dans un plan vertical (qui est le plan de la face avant ou de la face arrière du voussoir) et, d'autre part, des profilés P dirigés obliquement vers des régions telles que S (fig. 1 ) situées sensiblement au milieu de la sous-face de la dalle supérieure.
- Les profilés obliques P2 sont soudés aux surfaces 13 tandis que les profilés obliques P, sont soudés aux platines 9 et aux profilés obliques P2 (fig. 3).
- La pièce d'assemblage présente des faces horizontales 14, 15 entre lesquelles sont placées les extrémités des profilés L disposés suivant les lignes longitudinales et auxquelles sont soudées ces extrémités.
- Dans l'exemple représenté, les profilés L disposés suivant les lignes longitudinales sont des profilés en H et les profilés T disposés suivant les lignes transversales sont soudés aux ailes des profilés en H dans la région des pièces d'assemblage. Plus précisément, les profilés T disposés suivant les lignes transversales sont constitués par deux cornières 16,17 soudées à un plat 18 disposé entre les cornières et lui-même soudé au profilé en H (fig. 2).
- De préférence, les pièces d'assemblage sont des pièces moulées dont certaines au moins comportent une platine frontale verticale 9 et, au dos de cette paroi, une platine inférieure horizontale 19 et une platine supérieure horizontale 20 qui présente deux ailes en forme de coin (fig. 2 et 3).
- Suivant une particularité de l'invention, chaque profilé oblique est fixé à la dalle en béton par un dispositif qui permet de désolidariser à volonté le profilé de la dalle. On décrira ci-après ce dispositif en référence aux profilés obliques P, des plans verticaux transversaux.
- Dans un exemple, ce dispositif comprend (fig. 1, 4 et 5) une platine 21 située dans la zone S' du béton de la dalle supérieure 1 et une platine 22 située à l'extérieur de ce béton, soudée à l'extrémité supérieure d'un profilé oblique en H et en appui à plat contre une surface oblique 23 formée à la sous-face de la dalle de béton 1, ces deux platines étant traversées par une tige filetée 24 tenue par des écrous 25 et 26 de part et d'autre des platines 21 et 22, l'un des écrous étant situé à l'intérieur du béton tandis que l'autre écrou est extérieur au béton et accessible depuis le dessous de la dalle.
- Les tiges filetées avec lesdits écrous constituent des boulons haute résistance.
- Une gaine métallique 27 est fixée par soudage à la platine supérieure 21 pour isoler la tige 24 du béton de la dalle supérieure pendant le coulage de ce béton.
- L'invention n'est évidemment pas limitée aux moyens de réalisation qui ont été décrits à titre d'exemple uniquement.
- Des moyens analogues sont utilisés pour la fixation des profilés obliques P2 en H aux zones médianes S de la sous-face de la dalle en béton (fig. 1 et 6).
- Les voussoirs en béton ne comportent pas la charpente métallique des voussoirs mixtes mais ils comportent des moyens pour positionner et fixer les voussoirs mixtes adjacents aux voussoirs en béton. Ces moyens sont par exemple des tiges de boulon ou de platines adéquates fixées aux voussoirs en béton pour guider et recevoir à fixation les pièces d'assemblage adjacentes des charpentes métalliques des voussoirs mixtes. D'autre part, les voussoirs en béton comportent des moyens pour ancrer les extrémités des câbles de précontrainte qui traversent les charpentes des voussoirs mixtes.
- Un ouvrage comportant un tablier ou une structure analogue conforme à l'invention repose sur des appuis qui sont normalement situés au droit des voussoirs en béton et la fig. 7 est un schéma d'une travée d'un pont conforme à l'invention. On a supposé, pour l'exemple, que cette travée comporte huit voussoirs mixtes Vm entre deux voussoirs en béton VB, l'ensemble étant raidi par des câbles de précontrainte Cp ancrés dans les voussoirs en béton et passant dans les perforations 12 des platines transversales des pièces d'assemblage.
- Pour réaliser une travée courant d'un tel ouvrage, on peut utiliser, selon l'invention, un procédé qui comporte (fig. 8), sur un banc de préfabrication, la fabrication de l'un des voussoirs en béton VB de la travée, la fabrication du voussoir mixte adjacent Vm de la travée à partir de la face adjacente 28 du voussoir en béton de façon à conjuguer parfaitement les dalles supérieures du voussoir en béton et de ce voussoir mixte, la fabrication de chacun des autres voussoirs mixtes de la travée en partant chaque fois de la face latérale adjacente d'un voussoir mixte déjà fabriqué pour fabriquer le voussoir mixte suivant de façon à conjuguer parfaitement les dalles supérieures et les charpentes métalliques des voussoirs mixtes adjacents, et la fabrication du second voussoir en béton de la travée à partir du dernier voussoir mixte de la travée de façon à conjuguer parfaitement la dalle en béton du dernier voussoir mixte et la dalle en béton du second voussoir en béton, le transport individuel des voussoirs préfabriqués à leurs positions de service dans la travée et l'assemblage des voussoirs mixtes et des deux voussoirs en béton entre lesquels ils sont placés par des câbles de précontrainte traversant les charpentes métalliques des voussoirs mixtes et ancrés à leurs extrémités dans les voussoirs en béton.
- L'invention n'est pas limitée aux réalisations qui ont été décrites. Par exemple, il est prévu de réaliser, si on le désire, les profilés par des profilés doubles, notamment de dédoubler les profilés longitudinaux, ce qui permet de modifier l'emplacement des trous de passage des câbles de précontrainte longitudinale.
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