EP0089861B1 - Method of reinforcing arches or similar constructions - Google Patents
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- EP0089861B1 EP0089861B1 EP83400387A EP83400387A EP0089861B1 EP 0089861 B1 EP0089861 B1 EP 0089861B1 EP 83400387 A EP83400387 A EP 83400387A EP 83400387 A EP83400387 A EP 83400387A EP 0089861 B1 EP0089861 B1 EP 0089861B1
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- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
- E01D22/00—Methods or apparatus for repairing or strengthening existing bridges ; Methods or apparatus for dismantling bridges
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
- E04G23/00—Working measures on existing buildings
- E04G23/02—Repairing, e.g. filling cracks; Restoring; Altering; Enlarging
- E04G23/0218—Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements
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- E04G23/0218—Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements
- E04G23/0233—Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements of vaulted or arched building elements
Definitions
- the present invention relates to a method for reinforcing an arch, this term designating a bridge arch, an arch, a vault or the like.
- Document FR-A-2 126661 describes a process for making a lining of the tunnel consisting of prefabricating a relatively thin vault, of profile adapted to that of the arch formed by the roof and the sides of the tunnel, in placing this vault under the 'intrados of this arch, to maintain it there, then to insert between the extrados of the prefabricated vault and the intrados, an appropriate filling to transmit the forces of the walls of the tunnel to the prefabricated vault.
- the method of this document has the disadvantage that the filling, being rigid, transmits to the prefabricated vault not only radial forces, that is to say perpendicular to the vault, but also transverse forces, which requires giving to this arch an appreciable thickness.
- the process of the present invention is of the same type as that which has just been indicated, but it is characterized in that the filling inserted between the vault and the arch contains means specially intended to facilitate the relative displacements of the vault and the arch in a direction tangential to it.
- This absence of solidarity between the arch and the vault offers the following advantages: it allows temporary reinforcement of the arch, the vault used for this purpose being able to be recovered without difficulty when the reinforcement is no longer necessary, and said arch can then be reused for other comforting operations; on the other hand, the absence of solidarity allows relative movements of the arch and the vault; they can be small tangential movements of various origins, for example due to differences in thermal expansion or to overloads; but it can also be radial movements, the vault being in particular more or less close to the fixed arch, for example by means of jacks placed at the foot of the vault, to allow the vault to collect a fraction more or less significant of the total load of the arch.
- the filling inserted between the vault and the arch is formed at least in part by a laminated material in the radial direction, and comprising at least one layer of epoxy resin adhering to the vault or to the arch, thus that one or more smooth films of a flexible synthetic material.
- the filling inserted between the vault and the arch is formed at least in part by a laminated material in the radial direction, and comprising at least one layer of epoxy resin, adhering arch or arch, as well as one or more smooth films of a flexible synthetic material, for example one or more thin sheets of polyethylene, possibly separated from each other and from the resin layer, by layers lubricant, or a more or less viscous substance.
- the reinforcement method according to the present invention is applicable for example to the demolition and / or reconstruction of at least one arch, an arcade, an arch or a similar construction; in this application, the vault placed under the lower surface of the arch serves as protective decking during the demolition of the arch and possibly as formwork or support during its reconstruction.
- Figure 1 schematically illustrates the reinforcement of a bridge arch by the method according to the present invention.
- Figure 2 is a view, at the end and in partial section, of a part of a formwork for the prefabrication of a reinforced concrete vault, intended for the implementation of the reinforcement method according to the present invention.
- Figure 3 shows on a larger scale the detail III of Figure 2.
- Figure 4 is a perspective view, partially broken away, of the reinforced concrete vault of Figure 2, its upper surface being covered by a laminated material, surmounted by a layer of injection grout.
- Figure 5 is a section along line VV of Figure 4.
- Figure 6 is a diagram illustrating different methods of positioning the reinforced concrete vault below an arch to be reinforced.
- Figure 7 is a partial view showing, at the end, the reinforced concrete vault in the position of reinforcement of the arch.
- FIG. 8 is a partial view along arrow VIII of FIG. 7.
- FIG. 9 shows the detail IX of FIG. 7 on a larger scale.
- FIG. 1 schematically illustrates the reinforcement of an arch 1, for example of one of the arches of a masonry or reinforced concrete bridge, by the method according to the present invention: this reinforcement is provided by a vault 2, relatively thin, reinforced concrete in the embodiment considered; this vault 2 has a profile adapted to that of the arch to be reinforced, 1, under the lower surface of which it is placed and maintained by means of which two different embodiments have been illustrated respectively on the right and on the other side of the arch 1; on the right, the foot of the arch 2 rests, for example by means of jacks or wedges, which will be described later in detail, on a die, 3, made of concrete or steel, fixed, by any means, to the corresponding pile of the arch 1, at an appropriate height above its foundation 4.
- the die 3a is not fixed to the corresponding pile of the arch 1, but rests on its foundation 4a, or a special foundation, by means of a support of appropriate height, 3b, in which, moreover, the die 3a can be integrated, in particular if the die 3 and its support 3b are formed by a single piece of reinforced concrete.
- the height of the die 3 or of the support 3b above the foundation 4 or 4a is chosen so that there remains, between the lower surface of the arch 1 and the upper surface of the arch 2, an annular interval 5, whose radial width is very small compared to the diameter of the arch. It is in this interval that an appropriate filling, an embodiment of which will be described later, will be inserted so as to eliminate any void between the arch 1 and the arch 2, and thus allow the transmission of radial forces from the first to the second.
- the first phase of the implementation of the reinforcement method according to the present invention is therefore the prefabrication of a profile vault adapted to that of the arch to be reinforced; in the case of a reinforced concrete vault, this prefabrication can be carried out for example using the adjustable formwork which is illustrated diagrammatically in FIGS. 2 and 3.
- This formwork comprises a base frame 6, which rests on the ground by means of adjustable height members 7, for example jacks, sand boxes, wedges, keys or the like.
- the formwork further comprises sets, parallel and transverse, of sand pits; the end view of FIG. 2 shows some of the sand pits, 8a to 8e, of the first transverse assembly closest to the illustrated end of the formwork, which comprises other similar assemblies, situated in transverse planes, parallel to that of Figure 2.
- the sand pits of each transverse assembly are hinged one after the other, as visible, in the detail view of Figure 3, for the sand pits 8c and 8d, the ends of which are joined by means of a yoke 9.
- Each transverse set of sand pits is supported at its articulations such as 9, by radial props, such as 10, and vertical props, such as 11, of which at least some are of adjustable length, and which all bear on the base frame 6; horizontal stays 12, which can also be of adjustable length, can also be provided to join together the stays 10 and 11. All the stays of adjustable length are constituted for example by screw jacks.
- the detail view of FIG. 3 further shows that the neighboring sand pits, for example 8c and 8d, are articulated by ball joints 13, which rest on the bottom, 10a, of the fork of the screw jack, constituting the adjustable end of the corresponding radial forestay 10.
- the sand pits which can be made of wood or metal, on the other hand support pieces of wood, or pieces, such as 14a to 14e (FIG. 2), each having a flat face, applied on the corresponding sand pit, and an opposite face, curved appropriately.
- On the sets of valleys such as 14a to 14e rest longitudinal joists such as 15, themselves supporting a formwork skin, made of wood, metal, plastic ... etc., designated by 16.
- an external formwork which can be limited so as to cover only the parts of said internal formwork, the most inclined on the horizontal, as visible on the right-hand part of FIG. 2.
- the external formwork element which is represented therein also comprises a formwork skin 17, longitudinal joists 18, and transverse elements 19.
- a laminated material is applied to the upper surface of said vault, an embodiment of which will be described using FIGS. 4 and 5.
- the upper surface of the prefabricated vault is prepared by cleaning it by brushing and / or sanding, then it is applied directly to the upper surface, for example by spraying with a spray gun, or by coating with a brush.
- a layer of epoxy resin, 22, having a very low surface friction coefficient, and an average thickness of the order of 0.30 mm; to constitute this layer one can use for example the material UTAREP 105 (mark registered by Laboratoires UETTWILLER).
- a very thin layer 23 is then deposited, for example of a mineral, vegetable or synthetic grease, or of an equivalent substance, more or less viscous.
- a polyethylene sheet 24 is finally deposited, having for example a thickness of 0.45 mm, like that which is sold under the name "BTP" by PO-LYANE ISOCHANTIER. It is essential that this polyethylene sheet is impermeable in the radial direction for the injection grout which will be mentioned later, and this over the entire surface of the upper surface of the vault 2; consequently, in the case of a large vault, this sheet may be formed by several juxtaposed strips, the edges of which are welded or glued together so as to provide impermeability for the injection grout.
- a second layer of grease, 25, for example identical to the layer 23 previously described, is deposited over the polyethylene sheet 24.
- the laminated material which has just been described could have several polyethylene sheets such as 24, separated by an appropriate number of grease layers such as 23 and 25. These are also optional.
- the prefabricated vault the upper surface of which was covered with the laminated material previously described, can then be put in place by one of the following two methods, which will be described with the aid of FIG. 6.
- the dice 3 are first of all implemented by one of the two techniques illustrated in FIG. 1 and previously indicated (in FIG. 6, it has been assumed that they are fixed directly to the corresponding stack of the bridge, as on the right side of figure 1).
- suitable lifting gear which can rest on the ground and / or possibly on the structure itself, if its strength is sufficient, lift the vertical vault, according to arrow F1, the prefabricated vault with the upper surface covered by the laminated material described above, until its two feet, such as 2a, are located substantially at the level of the upper faces of the two corresponding dice, 3.
- the prefabricated vault 2, covered by the laminated material is deposited at the foot of the structure on a rolling track 26, extending as far as below the arch to be reinforced 1; before the implementation of the dice such as 3, the arch 2 is moved horizontally by rolling or sliding on the track 26, along the arrow F3, so as to be brought below the arch 1; it is then lifted to the level of the arch 1 by appropriate lifting devices, along arrow F4, and maintained at the correct height by said devices during the laying of the dice, 3, intended to support it.
- FIGS. 7 and 8 show on a larger scale the method of fixing a die 3, of the type represented on the right of FIG. 1.
- the die, 3 is fixed to the corresponding pile of the arch 1 by prestressing bars 27, each having one end passing through or sealed in the corresponding pile of the arch 1, while its other end passes through a hole in the die 3 and has a thread on the unobstructed face thereof, onto which a nut such as 28 can be screwed, possibly with the interposition of a clamping plate (not shown).
- the prestressing bars 27 could also be replaced by prestressing cables.
- the opposite faces of the die, 3, and of the corresponding foot, 2a, of the arch 2 are reinforced by steel plates 29 and 30, intended to ensure a good distribution of the forces.
- Each plate such as 29 can in particular facilitate the rolling or sliding of the prefabricated vault 2 on track 26 (FIG. 6).
- the dice such as 3 are fixed to the arch 1 in positions such that there remains, between the steel plates 29 and 30, an interval in which are arranged vertical actuators, 31, the role of which will be explained later; the number and arrangement of said jacks along each of the dice such that 3 are chosen to ensure the stability of the arch 2.
- a narrow annular interval, 5, then remains between the lower surface of the arch 1 and upper surface of the roof 2, covered by the laminated material; during manufacture, pipes, generally metallic, such as 32, were embedded for example in the feet 2a of the vault 2, so as to open into the annular interval 5.
- the radial width of the latter is then adjusted to a predetermined value by the action of the jacks 31 and one then proceeds to the caulking of the ends of the annular gap 5, on the front faces of the arch 1 and of the arch 2, which are respectively in the same plans; this caulking can be achieved by any suitable means, for example by means of planks and / or cement mortar.
- the injection pressure has a value chosen so that, after solidification of the grout, the vault 2 optionally collects at least part of the load of the arch 1.
- the layer of solidified grout (which has been designated by 33 in Figures 4 and 5) fills all the inequalities of the lower surface of the arch to be reinforced and ensures its continuity with the upper surface of the arch 2, or at least with the outermost layer, 25, of the laminated material , which covers it.
- the arch 2 is clamped against the arch 1 by the action of the jacks 31, bearing on the dice 3, so as to ensure good transmission of the loads from the arch 1 to the arch 2, via of the filling constituted by the superposition of the laminated material 22 to 25 and of the layer 33 of solidified grout.
- the loads, generally variable over time, which are applied to the arch 1, reinforced by the arch 2, can however produce a certain reduction in the clamping pressure of the arch against the arch.
- This clamping pressure can be restored to its initial value by actuating the jacks 31 and / or by reinjecting, under a determined pressure, solidifiable grout, via the pipes 32.
- shims such as 34, made of concrete, wood or steel.
- the possible restoration of the clamping pressure requires either the replacement of the jacks 31, or the reinjection of solidifiable grout.
- the present invention is not limited to the embodiments previously described. It encompasses all their variants.
- the reinforcement method according to the present invention is particularly advantageous when it is necessary to demolish and / or reconstruct at least one arch of a structure such as a bridge; in this case, in fact, the vault placed under the lower surface of the arch can serve as protective decking during the demolition of the arch, which avoids any interruption in service, in particular of circulation below the arch during the demolition operation.
- the prefabricated vault can serve as formwork, or even as a support, in particular for a formwork.
- the method according to the present invention is applicable to reinforce vaults of any shape, such as for example domes or similar constructions.
- the filling inserted between the upper surface of the prefabricated vault and the lower surface of the arch to be reinforced can be carried out in such a way that the laminated material (22 to 25 in Figures 4 and 5) is applied to the lower surface of the arch to be reinforced, while the grout is injected between this laminated material and the upper surface of the prefabricated vault.
- the prefabricated vault can be made lighter by interior voids; to consolidate a very deep arch, several prefabricated vaults can be used, juxtaposed one after the other.
- FIG. 9 shows that the sealing of the injection space, 5, of the solidifiable grout can be notably improved by providing layers of an appropriate adhesive, on the one hand (layer 35), between the collar 32a of each grout injection pipe, 32, and the polyethylene sheet 24, and, on the other hand (layer 36), between each lower edge, 24a, of said sheet 24, and the corresponding foot of the arch 2 or the edge of the steel plate 29.
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé pour conforter une arche, ce terme désignant une arche de pont, une arcade, une voûte ou une construction analogue.The present invention relates to a method for reinforcing an arch, this term designating a bridge arch, an arch, a vault or the like.
Il se pose le problème de conforter une ou plusieurs constructions telles que les arches d'un pont, qu'elles soient réalisées en maçonnerie, en béton, ou en d'autres matériaux, notamment lorsque ces constructions sont en mauvais état; il peut alors s'agir aussi bien d'un confortement définitif, que d'un confortement temporaire, limité à la durée des travaux de remise en état. Le même problème se pose lorsque l'on veut par exemple accroître, définitivement ou temporairement, la capacité de charge d'un ouvrage tel qu'un pont.The problem arises of consolidating one or more constructions such as the arches of a bridge, whether they are made of masonry, concrete, or other materials, especially when these constructions are in poor condition; it can then be just as much a permanent reinforcement as a temporary reinforcement, limited to the duration of the restoration work. The same problem arises when one wants, for example, to increase, permanently or temporarily, the carrying capacity of a structure such as a bridge.
On connaît déjà divers procédés pour conforter des ouvrages du type indiqué. Ils sont notamment décrits dans: «Annales de l'Institut Technique du Bâtiment et des Travaux Publics», No 373 - Juin 1979 - pages 14 à 16 et No 411 - Janvier 1983 - page 72. Ces procédés utilisent généralement des structures métalliques, qui sont coûteuses, et dont la mise en place est également coûteuse et longue, ce qui entraîne une perturbation de longue durée de l'utilisation normale de l'ouvrage. De telles structures métalliques de confortement, nécessairement visibles, ont généralement un effet esthétique déplorable sur l'ouvrage ou la construction auquel elles sont appliquées, et elles nécessitent au moins une certaine surveillance, et éventuellement un certain entretien, ne serait-ce que des remises périodiques en peinture. Enfin, de telles structures ont l'inconvénient d'obstruer nécessairement une partie de chaque arche à conforter, dont la hauteur libre, en particulier, est forcément réduite.Various methods are already known for consolidating structures of the indicated type. They are notably described in: "Annals of the Technical Institute of Building and Public Works", No 373 - June 1979 -
On a proposé, dans DE-C-555 819, un procédé pour renforcer l'étanchéité d'une voûte de pont ou analogue préexistante, selon lequel on coule une coûte de béton armé entre un coffrage inférieur et une couche d'étanchéité appliquée contre la voûte préexistante. Un tel procédé paraît difficilement applicable à des voûtes de grande longueur et supportant de fortes charges.In DE-C-555 819, a method has been proposed for reinforcing the watertightness of a pre-existing bridge vault or the like, according to which a cost of reinforced concrete is poured between a lower formwork and a sealing layer applied against the pre-existing arch. Such a process seems difficult to apply to very long vaults and supporting heavy loads.
Le document FR-A-2 126661 décrit un procédé pour réaliser un revêtement du tunnel consistant à préfabriquer une voûte relativement mince, de profil adapté à celui de l'arche formé par le toit et les côtés du tunnel, à placer cette voûte sous l'intrados de cette arche, à l'y maintenir, puis à insérer entre l'extrados de la voûte préfabriquée et l'intrados, un remplissage approprié pour transmettre les efforts des parois du tunnel à la voûte préfabriquée.Document FR-A-2 126661 describes a process for making a lining of the tunnel consisting of prefabricating a relatively thin vault, of profile adapted to that of the arch formed by the roof and the sides of the tunnel, in placing this vault under the 'intrados of this arch, to maintain it there, then to insert between the extrados of the prefabricated vault and the intrados, an appropriate filling to transmit the forces of the walls of the tunnel to the prefabricated vault.
Le procédé de ce document présente l'inconvénient que le remplissage, étant rigide, transmet à la voûte préfabriquée non seulement des efforts radiaux, c'est-à-dire perpendiculaires à la voûte, mais aussi des efforts transversaux, ce qui oblige à donner à cette voûte une épaisseur appréciable.The method of this document has the disadvantage that the filling, being rigid, transmits to the prefabricated vault not only radial forces, that is to say perpendicular to the vault, but also transverse forces, which requires giving to this arch an appreciable thickness.
Le procédé de la présente invention est du même type que celui qu'on vient d'indiquer, mais il est caractérisé en ce que le remplissage inséré entre la voûte et l'arche contient des moyens spécialement destinés à faciliter les déplacements relatifs de la voûte et de l'arche dans une direction tangentielle à celle-ci.The process of the present invention is of the same type as that which has just been indicated, but it is characterized in that the filling inserted between the vault and the arch contains means specially intended to facilitate the relative displacements of the vault and the arch in a direction tangential to it.
Cette absence de solidarité entre l'arche et la voûte offre les avantages suivants: elle permet un confortement provisoire de l'arche, la voûte utilisée à cet effet pouvant être récupérée sans difficulté lorsque le confortement n'a plus de raison d'être, et ladite voûte peut être ensuite réutilisée pour d'autres opérations de confortement; d'autre part, l'absence de solidarité autorise des mouvements relatifs de l'arche et de la voûte; il peut s'agir de petits mouvements tangentiels d'origines diverses, par exemple dus à des différences de dilatation thermique ou à des surcharges; mais il peut aussi s'agir de mouvements radiaux, la voûte pouvant être notamment rapprochée plus ou moins de l'arche fixe, par exemple à l'aide de vérins placés en pied de voûte, pour permettre à la voûte d'encaisser une fraction plus ou moins importante de la charge totale de l'arche.This absence of solidarity between the arch and the vault offers the following advantages: it allows temporary reinforcement of the arch, the vault used for this purpose being able to be recovered without difficulty when the reinforcement is no longer necessary, and said arch can then be reused for other comforting operations; on the other hand, the absence of solidarity allows relative movements of the arch and the vault; they can be small tangential movements of various origins, for example due to differences in thermal expansion or to overloads; but it can also be radial movements, the vault being in particular more or less close to the fixed arch, for example by means of jacks placed at the foot of the vault, to allow the vault to collect a fraction more or less significant of the total load of the arch.
Suivant une modalité avantageuse, le remplissage inséré entre la voûte et l'arche est formé au moins en partie par un matériau stratifié dans la direction radiale, et comprenant au moins une couche de résine époxyde adhérant à la voûte ou à l'arche, ainsi qu'un ou plusieurs films lisses d'une matière synthétique souple.According to an advantageous method, the filling inserted between the vault and the arch is formed at least in part by a laminated material in the radial direction, and comprising at least one layer of epoxy resin adhering to the vault or to the arch, thus that one or more smooth films of a flexible synthetic material.
Suivant une autre modalité avantageuse, qui peut se combiner avec la précédente, le remplissage inséré entre la voûte et l'arche est formé au moins en partie par un matériau stratifié dans la direction radiale, et comprenant au moins une couche de résine époxyde, adhérant à la voûte ou à l'arche, ainsi qu'un ou plusieurs films lisses d'une matière synthétique souple, par exemple une ou plusieurs feuilles minces de polyéthylène, séparées éventuellement les unes des autres et de la couche de résine, par des couches de lubrifiant, ou d'une substance plus ou moins visqueuse.According to another advantageous method, which can be combined with the previous one, the filling inserted between the vault and the arch is formed at least in part by a laminated material in the radial direction, and comprising at least one layer of epoxy resin, adhering arch or arch, as well as one or more smooth films of a flexible synthetic material, for example one or more thin sheets of polyethylene, possibly separated from each other and from the resin layer, by layers lubricant, or a more or less viscous substance.
Le procédé de confortement selon la présente invention est applicable par exemple à la démolition et/ou à la reconstruction d'au moins une arche, une arcade, une voûte ou une construction analogue; dans cette application, la voûte placée sous l'intrados de l'arche sert de platelage de protection pendant la démolition de l'arche et éventuellement de coffrage ou d'appui pendant sa reconstruction.The reinforcement method according to the present invention is applicable for example to the demolition and / or reconstruction of at least one arch, an arcade, an arch or a similar construction; in this application, the vault placed under the lower surface of the arch serves as protective decking during the demolition of the arch and possibly as formwork or support during its reconstruction.
A titre d'exemples, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé plusieurs modes d'exécution de l'invention.By way of examples, several embodiments of the invention have been described below and illustrated diagrammatically in the appended drawing.
La figure 1 illustre schématiquement le confortement d'une arche de pont par le procédé selon la présente invention. La figure 2 est une vue, en bout et en coupe partielle, d'une partie d'un coffrage pour la préfabrication d'une voûte en béton armé, destinée à la mise en oeuvre du procédé de confortement selon la présente invention. La figure 3 représente à plus grande échelle le détail III de la figure 2. La figure 4 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, de la voûte en béton armé de la figure 2, son extrados étant recouvert par un matériau stratifié, surmonté par une couche de coulis d'injection. La figure 5 est une coupe selon la ligne V-V de la figure 4. La figure 6 est un schéma illustrant différents modes de mise en place de la voûte en béton armé en dessous d'une arche à conforter. La figure 7 est une vue partielle montrant, en bout, la voûte en béton armé en position de confortement de l'arche. La figure 8 est une vue partielle suivant la flèche VIII de la figure 7. La figure 9 montre à plus grande échelle le détail IX de la figure 7.Figure 1 schematically illustrates the reinforcement of a bridge arch by the method according to the present invention. Figure 2 is a view, at the end and in partial section, of a part of a formwork for the prefabrication of a reinforced concrete vault, intended for the implementation of the reinforcement method according to the present invention. Figure 3 shows on a larger scale the detail III of Figure 2. Figure 4 is a perspective view, partially broken away, of the reinforced concrete vault of Figure 2, its upper surface being covered by a laminated material, surmounted by a layer of injection grout. Figure 5 is a section along line VV of Figure 4. Figure 6 is a diagram illustrating different methods of positioning the reinforced concrete vault below an arch to be reinforced. Figure 7 is a partial view showing, at the end, the reinforced concrete vault in the position of reinforcement of the arch. FIG. 8 is a partial view along arrow VIII of FIG. 7. FIG. 9 shows the detail IX of FIG. 7 on a larger scale.
La figure 1 illustre schématiquement le confortement d'une arche 1, par exemple de l'une des arches d'un pont en maçonnerie ou en béton armé, par le procédé selon la présente invention: ce confortement est assuré par une voûte 2, relativement mince, en béton armé dans l'exemple de réalisation considéré; cette voûte 2 présente un profil adapté à celui de l'arche à conforter, 1, sous l'intrados de laquelle elle est placée et maintenue par des moyens dont deux formes de réalisation différentes ont été illustrées respectivement à droite et à auche de l'arche 1; à droite, le pied de la voûte 2 repose, par exemple par l'intermédiaire de vérins ou de cales, qui seront décrits ultérieurement en détail, sur un dé, 3, en béton ou en acier, fixé, par des moyens quelconques, à la pile correspondante de l'arche 1, à une hauteur appropriée au-dessus de sa fondation 4. Dans l'exemple de réalisation illustré sur la gauche, le dé 3a n'est pas fixé à la pile correspondante de l'arche 1, mais repose sur sa fondation 4a, ou une fondation spéciale, par l'intermédiaire d'un support de hauteur appropriée, 3b, auquel, d'ailleurs, le dé 3a peut être intégré, notamment si le dé 3 et son support 3b sont constitués par une pièce unique de béton armé. La hauteur du dé 3 ou du support 3b au-dessus de la fondation 4 ou 4a est choisie de manière qu'il subsiste, entre l'intrados de l'arche 1 et l'extrados de la voûte 2, un intervalle annulaire 5, dont la largeur radiale est très petite par rapport au diamètre de l'arche. C'est dans cet intervalle qu'un remplissage approprié, dont une forme de réalisation sera décrite ultérieurement, sera inséré de manière à supprimer tout vide entre l'arche 1 et la voûte 2, et à permettre ainsi la transmission d'efforts radiaux de la première à la seconde.FIG. 1 schematically illustrates the reinforcement of an
La première phase de la mise en oeuvre du procédé de confortement selon la présente invention est donc la préfabrication d'une voûte de profil adapté à celui de l'arche à conforter; dans le cas d'une voûte en béton armé, cette préfabrication peut être réalisée par exemple à l'aide du coffrage réglable qui est illustré schématiquement sur les figures 2 et 3.The first phase of the implementation of the reinforcement method according to the present invention is therefore the prefabrication of a profile vault adapted to that of the arch to be reinforced; in the case of a reinforced concrete vault, this prefabrication can be carried out for example using the adjustable formwork which is illustrated diagrammatically in FIGS. 2 and 3.
Ce coffrage selon la présente invention comporte un châssis de base 6, qui repose sur le sol par l'intermédiaire d'organes de hauteur réglable 7, par exemple des vérins, des boîtes à sable, des coins, des clavettes ou des organes analogues. Le coffrage comporte en outre des ensembles, parallèles et transversaux, de sablières; la vue en bout de la figure 2 montre certaines des sablières, 8a à 8e, du premier ensemble transversal le plus proche de l'extrémité représentée du coffrage, lequel comporte d'autres ensembles analogues, situés dans des plans transversaux, parallèles à celui de la figure 2. Les sablières de chaque ensemble transversal sont articulées les unes au bout des autres, comme visible, sur la vue de détail de la figure 3, pour les sablières 8c et 8d, dont les extrémités sont réunies par l'intermédiaire d'une chape 9. Chaque ensemble transversal de sablières, tel que celui représenté partiellement sur la figure 2, est supporté au niveau de ses articulations telles que 9, par des étais radiaux, tels que 10, et des étais verticaux, tels que 11, dont certains au moins sont de longueur réglable, et qui prennent tous appui sur le châssis de base 6; des étais horizontaux 12, qui peuvent être également de longueur réglable, peuvent être également prévus pour réunir entre eux les étais 10 et 11. Tous les étais de longueur réglable sont constitués par exemple par des vérins à vis. La vue de détail de la figure 3 montre en outre que les sablières voisines, par exemple 8c et 8d, sont articulées par des rotules 13, qui reposent sur le fond, 10a, de la fourche du vérin à vis, constituant l'extrémité réglable de l'étai radial correspondant 10. Les sablières, qui peuvent être en bois ou en métal, supportent d'autre part des pièces de bois, ou vaux, telles que 14a à 14e (figure 2), ayant chacune une face plate, appliquée sur la sablière correspondante, et une face opposée, incurvée de façon appropriée. Sur les ensembles de vaux tels que 14a à 14e reposent des solives longitudinales telles que 15, supportant elles-mêmes une peau de coffrage, en bois, en métal, en matière plastique ... etc., désignée par 16. A une distance appropriée de ce coffrage intérieur, et notamment de sa peau 16, est supporté, par des moyens non représentés, un coffrage extérieur, qui peut être limité de façon à recouvrir seulement les parties duditcoffrage intérieur, les plus inclinées sur l'horizontale, comme visible sur la partie droite de la figure 2. L'élément de coffrage extérieur qui y est représenté comprend également une peau de coffrage 17, des solives longitudinales 18, et des éléments transversaux 19.This formwork according to the present invention comprises a base frame 6, which rests on the ground by means of adjustable height members 7, for example jacks, sand boxes, wedges, keys or the like. The formwork further comprises sets, parallel and transverse, of sand pits; the end view of FIG. 2 shows some of the sand pits, 8a to 8e, of the first transverse assembly closest to the illustrated end of the formwork, which comprises other similar assemblies, situated in transverse planes, parallel to that of Figure 2. The sand pits of each transverse assembly are hinged one after the other, as visible, in the detail view of Figure 3, for the
L'adaptation du coffrage intérieur qui vient d'être décrit, et notamment de sa peau de coffrage 16, au profil de l'arche à conforter, résulte notamment du réglage des longueurs des différents étais, tels que 10, 11 et éventuellement 12, ainsi que du choix des dimensions et de la forme, notamment de la courbure de la surface externe des vaux, tels que 14a à 14e. Après solidification du béton coulé sur le coffrage intérieur et dans l'intervalle annulaire entre ce dernier et ses parties recouvertes par le coffrage partiel extérieur, la voûte de béton armé, 2, repose par ses pieds, tels que 2a, sur un support 21. Pour procéder au décintrage, il suffit alors d'abaisser le châssis de base 6 en réduisant la hauteur des organes 7, par exemple des vérins, de manière que la voûte 2 ne repose plus que sur ses supports tels que 21; ceux-ci peuvent être munis par exemple d'organes de roulement permettant de transférer la voûte 2 de sa position de moulage jusqu'au pied de l'ouvrage à conforter, ou tout au moins jusqu'à son lieu de chargement sur un moyen de transport approprié pour la transporter au pied de l'ouvrage.The adaptation of the interior formwork which has just been described, and in particular of its
Avant, et de préférence après le transport de la voûte préfabriquée au pied de l'ouvrage à conforter, on applique sur l'extrados de ladite voûte un matériau stratifié, dont une forme de réalisation va être décrite à l'aide des figures 4 et 5. Avant le dépôt de ce matériau stratifié, on prépare l'extrados de la voûte préfabriquée en le nettoyant par brossage et/ou ponçage, puis on applique directement sur l'extrados, par exemple par pulvérisation au pistolet, ou par enduction au pinceau, une couche de résine époxyde, 22, présentant un coefficient de frottement superficiel très faible, et une épaisseur moyenne de l'ordre de 0,30 mm; pour constituer cette couche, on peut utiliser par exemple le matériau UTAREP 105 (marque déposée par les Laboratoires UETTWILLER).Before, and preferably after transporting the prefabricated vault at the foot of the structure to be reinforced, a laminated material is applied to the upper surface of said vault, an embodiment of which will be described using FIGS. 4 and 5. Before the deposition of this laminated material, the upper surface of the prefabricated vault is prepared by cleaning it by brushing and / or sanding, then it is applied directly to the upper surface, for example by spraying with a spray gun, or by coating with a brush. , a layer of epoxy resin, 22, having a very low surface friction coefficient, and an average thickness of the order of 0.30 mm; to constitute this layer, one can use for example the material UTAREP 105 (mark registered by Laboratoires UETTWILLER).
Par-dessus la couche de résine époxyde, 22, on dépose ensuite une couche très mince, 23, par exemple d'une graisse minérale, végétale ou synthétique, ou d'une substance équivalente, plus ou moins visqueuse.Over the layer of epoxy resin, 22, a very
Par-dessus la couche de graisse 23, on dépose enfin une feuille de polyéthylène 24, présentant par exemple une épaisseur de 0,45 mm, comme celle qui est vendue sous le nom «BTP» par PO-LYANE ISOCHANTIER. Il est essentiel que cette feuille de polyéthylène soit imperméable dans la direction radiale pour le coulis d'injection qui sera mentionné ultérieurement, et cela sur toute la surface de l'extrados de la voûte 2; par suite, dans le cas d'une voûte de grandes dimensions, cette feuille pourra être constituée par plusieurs lés juxtaposés, dont les bords sont soudés ou collés entre eux de façon à assurer l'imperméabilité pour le coulis d'injection. Dans l'exemple de réalisation considéré, une seconde couche de graisse, 25, par exemple identique à la couche 23 précédemment décrite, est déposée par-dessus la feuille de polyéthylène 24. Bien entendu, le matériau stratifié qui vient d'être décrit pourrait comporter plusieurs feuilles de polyéthylène telles que 24, séparées par un nombre approprié de couches de graisse telles que 23 et 25. Ces dernières sont aussi facultatives.Above the layer of
La voûte préfabriquée, dont l'extrados a été recouvert avec le matériau stratifié précédemment décrit, peut être alors mise en place par l'un des deux procédés suivants, qui vont être décrits à l'aide de la figure 6.The prefabricated vault, the upper surface of which was covered with the laminated material previously described, can then be put in place by one of the following two methods, which will be described with the aid of FIG. 6.
1. Les dés 3 sont tout d'abord mis en place par l'une des deux techniques illustrées sur la figure 1 et précédemment indiquées (sur la figure 6, on a supposé qu'ils sont fixés directement à la pile correspondante du pont, comme sur la partie droite de la figure 1). Avec des engings de levage appropriés, qui peuvent prendre appui sur le sol et/ou éventuellement sur l'ouvrage lui-même, si sa résistance est suffisante, on lève verticalement, suivant la flèche F1, la voûte préfabriquée dont l'extrados est recouvert par le matériau stratifié précédemment décrit, jusqu'à ce que ses deux pieds, tels que 2a, se trouvent sensiblement au niveau des faces supérieures des deux dés correspondantes, 3. A l'aide des appareils de levage précédemment mentionnés, on communique alors à la voûte 2 un mouvement de translation horizontal, suivant la flèche F2, qui l'amène en dessous de l'arche 1 à conforter, dans la position illustrée en vue de face sur la figure 1.1. The dice 3 are first of all implemented by one of the two techniques illustrated in FIG. 1 and previously indicated (in FIG. 6, it has been assumed that they are fixed directly to the corresponding stack of the bridge, as on the right side of figure 1). With suitable lifting gear, which can rest on the ground and / or possibly on the structure itself, if its strength is sufficient, lift the vertical vault, according to arrow F1, the prefabricated vault with the upper surface covered by the laminated material described above, until its two feet, such as 2a, are located substantially at the level of the upper faces of the two corresponding dice, 3. With the aid of the lifting devices previously mentioned, we then communicate to the
2. A titre de variante, la voûte préfabriquée 2, recouverte par le matériau stratifié, est déposée au pied de l'ouvrage sur une voie de roulement 26, s'étendant jusqu'en-dessous de l'arche à conforter 1; avant la mise en place des dés tels que 3, la voûte 2 est déplacée horizontalement par roulement ou glissement sur la voie 26, suivant la flèche F3, de façon à être amenée en dessous de l'arche 1; elle est alors levée jusqu'au niveau de l'arche 1 par des appareils de levage appropriés, suivant la flèche F4, et maintenue à hauteur correcte par lesdits appareils pendant la pose des dés, 3, destinés à la supporter.2. As a variant, the
Avant la mise en place de la voûte préfabriquée, il est éventuellement possible de préparer l'intrados de l'arche 1, notamment en la nettoyant par brossage et/ou ponçage, et éventuellement en la piquetant, pour favoriser l'accrochage du coulis d'injection, dont la pose va maintenant être décrite.Before the installation of the prefabricated vault, it is possibly possible to prepare the lower surface of the
Les figures 7 et 8 montrent à plus grande échelle le mode de fixation d'un dé 3, du type représenté à droite de la figure 1. On voit notamment que le dé, 3, est fixé à la pile correspondante de l'arche 1 par des barres de précontrainte 27, chacune ayant une extrémité traversant ou scellée dans la pile correspondante de l'arche 1, tandis que son autre extrémité traverse un perçage du dé 3 et présente, sur la face dégagée de celui-ci, un filetage, sur lequel peut être vissé un écrou tel que 28, éventuellement avec interposition d'une plaque de serrage (non représentée). Les barres de précontrainte 27 pourraient aussi être remplacées par des câbles de précontrainte. Les faces en regard du dé, 3, et du pied correspondant, 2a, de la voûte 2 sont armées par des plaques d'acier 29 et 30, destinées à assurer une bonne répartition des efforts. Chaque plaque telle que 29 peut notamment faciliter le roulement ou le glissement de la voûte préfabriquée 2 sur la voie 26 (figure 6). Dans le mode d'exécution illustré à grande échelle sur les figures 7 et 8, les dés tels que 3 sont fixés à l'arche 1 dans des positions telles qu'il subsiste, entre les plaques d'acier 29 et 30, un intervalle dans lequel sont disposés des vérins à action verticale, 31, dont le rôle sera expliqué ultérieurement; le nombre et la disposition desdits vérins le long de chacun des dés tels que 3 sont choisis pour assurer la stabilité de la voûte 2. Comme on l'a déjà indiqué, un intervalle annulaire étroit, 5, subsiste alors entre l'intrados de l'arche 1 et l'extrados de la voûte 2, recouvert par le matériau stratifié; lors de la fabrication, des tuyaux, généralement métalliques, tels que 32, ont été noyés par exemple dans les pieds 2a de la voûte 2, de façon à déboucher dans l'intervalle annulaire 5. La largeur radiale de ce dernier est alors ajustée à une valeur prédéterminée par l'action des vérins 31 et l'on procède ensuite au calfeutrement des extrémités de l'intervalle annulaire 5, sur les faces frontales de l'arche 1 et de la voûte 2, qui se trouvent respectivement dans les mêmes plans; ce calfeutrement peut être réalisé par tous moyens appropriés, par exemple au moyen de planches et/ou de mortier de ciment. On procède alors à l'injection d'un coulis solidifiable à travers les tubes tels que 32; ce coulis, qui peut être du type S.T.U.P. ou L.S.P.I., vient remplir l'intervalle annulaire 5, rendu étanche par le calfeutrement. La pression d'injection a une valeur choisie pour que, après solidification du coulis, la voûte 2 encaisse éventuellement une partie au moins de la charge de l'arche 1. On comprend que la couche de coulis solidifié (qui a été désignée par 33 sur les figures 4 et 5) remplit toutes les inégalités de l'intrados de l'arche à conforter et assure sa continuité avec l'extrados de la voûte 2, ou tout au moins avec la couche la plus externe, 25, du matériau stratifié, qui le recouvre. Enfin, la voûte 2 est serrée contre l'arche 1 par l'action des vérins 31, prenant appui sur les dés 3, de manière à assurer une bonne transmission des charges de l'arche 1 à la voûte 2, par l'intermédiaire du remplissage constitué par la superposition du matériau stratifié 22 à 25 et de la couche 33 de coulis solidifié.FIGS. 7 and 8 show on a larger scale the method of fixing a die 3, of the type represented on the right of FIG. 1. It can be seen in particular that the die, 3, is fixed to the corresponding pile of the
Les charges, généralement variables au cours du temps, qui sont appliquées à l'arche 1, confortée par la voûte 2, peuvent cependant produire une certaine réduction de la pression de serrage de la voûte contre l'arche. Cette pression de serrage peut être rétablie à sa valeur initiale en faisant agir les vérins 31 et/ou en réinjectant, sous une pression déterminée, du coulis solidifiable, par l'intermédiaire des tuyaux 32.The loads, generally variable over time, which are applied to the
Pour certaines applications, il est possible d'interposer entre les vérins 31 (figure 8) des cales telles que 34, en béton, en bois ou en acier. Dans ce cas, après avoir réduit la hauteur des vérins 31, de manière que la voûte 2 ne soit plus supportée que par les cales telles que 34, il est possible de récupérer les vérins 31 pour d'autres usages. Dans ce cas, le rétablissement éventuel de la pression de serrage nécessite soit la remise en place des vérins 31, soit la réinjection de coulis solidifiable.For certain applications, it is possible to interpose between the jacks 31 (FIG. 8) shims such as 34, made of concrete, wood or steel. In this case, after reducing the height of the
Le procédé de confortement d'une arche de pont, qui vient d'être décrit, offre l'important avantage de permettre la suppression éventuelle de la voûte de confortement, dans le cas notamment où les pieds, tels que 2a, de la voûte 2 reposent sur des vérins, tels que 31; après enlèvement des cales telles que 34, il suffit en effet de réduire la hauteur des vérins 31 pour que la voûte descende légèrement en dessous de l'arche 1; la séparation s'effectue en général au niveau de la couche de graisse 25 (figures 4 et 5), la couche de coulis solidifiable restant adhérente à l'intrados de l'arche 1, tandis que le matériau stratifié, ou tout au moins ses couches 22 à 24, suivent le mouvement de descente de la voûte 2; cette dernière peut être évidemment réutilisée pour conforter une autre arche de mêmes dimensions, grâce à la répétition des opérations de mise en place précédemment décrites.The process of reinforcing a bridge arch, which has just been described, offers the important advantage of allowing the eventual removal of the reinforcement arch, in particular in the case where the feet, such as 2a, of the arch 2 rest on jacks, such as 31; after removal of the shims such as 34, it suffices to reduce the height of the
La présente invention n'est pas limitée aux modes d'exécution précédemment décrits. Elle englobe toutes leurs variantes. Le procédé de confortement selon la présente invention est particulièrement intéressant lorsqu'il est nécessaire de procéder à la démolition et/ou à la reconstruction d'au moins une arche d'un ouvrage tel qu'un pont; dans ce cas, en effet, la voûte placée sous l'intrados de l'arche peut servir de platelage de protection pendant la démolition de l'arche, ce qui évite toute interruption du service, notamment de la circulation en dessous de l'arche pendant l'opération de démolition. Dans le cas de la reconstruction de l'arche, notamment par bétonnage, la voûte préfabriquée peut servir de coffrage, ou encore d'appui, notamment pour un coffrage. Le procédé selon la présente invention est applicable pour conforter des voûtes de formes quelconques, telles que par exemple des coupoles ou des constructions analogues. Le remplissage inséré entre l'extrados de la voûte préfabriquée et l'intrados de l'arche à conforter peut être réalisé de telle façon que le matériau stratifié (22 à 25 sur les figures 4 et 5) soit appliqué sur l'intrados de l'arche à conforter, tandis que le coulis est injecté entre ce matériau stratifié et l'extrados de la voûte préfabriquée. Bien entendu, la voûte préfabriquée peut être allégée par des vides intérieurs; pour conforter une arche de grande profondeur, on peut utiliser plusieurs voûtes préfabriquées, juxtaposées les unes à la suite des autres.The present invention is not limited to the embodiments previously described. It encompasses all their variants. The reinforcement method according to the present invention is particularly advantageous when it is necessary to demolish and / or reconstruct at least one arch of a structure such as a bridge; in this case, in fact, the vault placed under the lower surface of the arch can serve as protective decking during the demolition of the arch, which avoids any interruption in service, in particular of circulation below the arch during the demolition operation. In the case of the reconstruction of the arch, in particular by concreting, the prefabricated vault can serve as formwork, or even as a support, in particular for a formwork. The method according to the present invention is applicable to reinforce vaults of any shape, such as for example domes or similar constructions. The filling inserted between the upper surface of the prefabricated vault and the lower surface of the arch to be reinforced can be carried out in such a way that the laminated material (22 to 25 in Figures 4 and 5) is applied to the lower surface of the arch to be reinforced, while the grout is injected between this laminated material and the upper surface of the prefabricated vault. Of course, the prefabricated vault can be made lighter by interior voids; to consolidate a very deep arch, several prefabricated vaults can be used, juxtaposed one after the other.
La vue de détail de la figure 9 montre que l'étanchéité de l'espace d'injection, 5, du coulis solidifiable peut être notablement améliorée en prévoyant des couches d'une colle appropriée, d'une part (couche 35), entre la collerette 32a de chaque tuyau d'injection de coulis, 32, et la feuille de polyéthylène 24, et, d'autre part (couche 36), entre chaque bord inférieur, 24a, de ladite feuille 24, et le pied correspondant de la voûte 2 ou la tranche de la plaque d'acier 29.The detail view of FIG. 9 shows that the sealing of the injection space, 5, of the solidifiable grout can be notably improved by providing layers of an appropriate adhesive, on the one hand (layer 35), between the
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