EP0144271A1 - Treillis de pont, travée de pont comportant de tels treillis et procédé pour construire la travée - Google Patents

Treillis de pont, travée de pont comportant de tels treillis et procédé pour construire la travée Download PDF

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EP0144271A1
EP0144271A1 EP84402481A EP84402481A EP0144271A1 EP 0144271 A1 EP0144271 A1 EP 0144271A1 EP 84402481 A EP84402481 A EP 84402481A EP 84402481 A EP84402481 A EP 84402481A EP 0144271 A1 EP0144271 A1 EP 0144271A1
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EP
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span
bars
bridge
blocks
trellis
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Bouygues SA
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Definitions

  • the invention relates to bridges.
  • a known technique for the realization of a bridge consists in prefabricating elementary transverse sections of bridge and in placing these sections in situ by means of a launching beam, all of the component sections. a span being maintained in cantilever before its integration into the final structure.
  • An object of the present invention is to allow the realization of a bridge by means of this technique with a length of overhang which can reach 200 meters, without requiring an exorbitant launching beam.
  • the resistance of the span to longitudinal bending is ensured by the trellis, the slab participating only in the resistance to transverse bending.
  • the elementary three-dimensional lattice of prestressed concrete bars with high mechanical strength is in itself a new product which constitutes one of the aspects of the invention.
  • the bars are arranged, one in two horizontal planes superimposed with a space between the planes and the others, obliquely in this space, so as to connect the two planes, the set of bars being held in the configuration chosen by poured concrete assembly blocks.
  • the bars are placed in arrangements which one chooses at will, the most common arrangements being the arrangements along the sides of a rectangle, the arrangements along lines connecting the midpoints of the sides of a rectangle, the arrangements along lines connecting the center of a rectangle to the vertices or in the middle of the sides of a rectangle and the arrangements following the uprights and bars of a ladder .
  • the most common arrangements being the arrangements along the sides of a rectangle, the arrangements along lines connecting the midpoints of the sides of a rectangle, the arrangements along lines connecting the center of a rectangle to the vertices or in the middle of the sides of a rectangle and the arrangements following the uprights and bars of a ladder .
  • the bars arranged in the space between the two planes are preferably distributed one in vertical planes, the other in planes inclined to the vertical.
  • the bars connecting blocks are preferably triaxially prestressed blocks and this prestressing is preferably carried out by cables for prestressing the bars which end up at the blocks.
  • These blocks themselves can advantageously be made of prestressed concrete with high mechanical strength.
  • the slab of a bridge may be a metal slab or a concrete slab and it is generally made up of prefabricated slab cross sections which are laid one after the other.
  • the cross sections are made of concrete, they are preferably combined, that is to say that the end face of a section already made is used as one of the formwork walls of the section next.
  • the blocks of two contiguous trellises are preferably conjugate blocks.
  • FIG. 1 is an example of a configuration which has been specially studied but which cannot be considered as limiting.
  • each lattice bar has been split.
  • the shape and dimensions of the cross section of a bar are chosen at will. Preference is given to cylindrical bars having a diameter of the order of 25 to 35 cm.
  • the prefabricated bars are placed in the desired relative positions, forms are placed to make the connection blocks and these blocks are poured. If you want to make concrete connecting blocks with high mechanical strength, you use formwork resistant to the injection pressure of the concrete (for example 50 to 60 bars).
  • a typical trellis has a weight of 5 tonnes per linear meter for a bridge 18 meters wide. With a beam that can lay 1,000 tonnes, we can therefore achieve a span of 200 meters.
  • Figure 2 is a vertical section of the trellis in place after a slab element V has been placed on the trellis.
  • FIG. 3 is an enlargement of one of the assembly blocks of the trellis of FIG. 2.
  • the block is triaxially prestressed by the cables 1, 2, 3 coming from the horizontal bars 4,5 and rising 6 which terminate to this block.
  • the prestressing cables assemble the bars and the block.
  • the prestress that existed in the bars goes into the knot and the bars create pressure constraints in the block.
  • These cables 1, 2, 3 are tensioned before, during or after the casting of the block,
  • cables such as cables 7, which are tensioned when all of the trellises of a span have been put in place.
  • cables which are overall prestressing cables, participate in the realization of a longitudinal prestressing and contribute to the overall resistance to bending.
  • Figures 4 and 5 relate to a method of manufacturing a trellis bar in which the concrete is taken from the bar in a straight tubular envelope surrounded by a hoop, compressing the concrete during the setting following the axis of the envelope with a pressure in the range 50-150 MPa, the longitudinal compression creating in the concrete transverse thrusts which put the hoop in tension around the tubular envelope.
  • FIGS. 4 and 5 there is, preferably vertically, a cylindrical tube 1 ′, for example of thin sheet metal with a thickness of the order of 2 mm or of strong cardboard or plastic, the wall of the tube having multiple 4 'drainage perforations and this tube is surrounded by a double hoop consisting of two 2', 3 'steel wires which are wound helically around the tube, clockwise and counterclockwise respectively.
  • the winding 2 ' is in contact with the tube 1' and the winding 3 'surrounds the winding 2' but they are not tensioned.
  • Means are provided for fixing each end of a winding relative to the corresponding end of the other winding, for example by fixing the two corresponding ends on a means which also makes it possible to maintain these ends at one end of the tube 1 '.
  • An example of such a means is constituted by a circle 6 'which surrounds the tube 1' and which is fixed in position relative to the tube 1 'and to which the two corresponding ends of the hoop wires are fixed.
  • One or more longitudinal drains 5 ′ are placed inside the tube, which are preferably constituted by steel tubes generally thicker than the tube 1 ′ when the latter is made of steel, ie for example a wall thickness of 4 at 6 mm.
  • the material and the thickness of the tubular casing 1 ′ are chosen so that the tube distributes the forces and resists shearing by the hoop.
  • the concrete components are introduced into the space between the outer tube 1 ′ and the drain (s) 5 ′, or for example a mixture of aggregates, sand, water and cement, a mixture known per se.
  • Aggregates have, a priori, the same nature as aggregates of conventional concrete, but are preferably chosen from the high-end of aggregates of concrete: rock aggregates resistant to values between 200-300 MPa (some limestone, sandstone, etc.).
  • the binder can also be a binder such as those used for conventional concretes including resin-based binders. The percentages of aggregates and binder can be the same as those of conventional concretes.
  • the mixture is compressed at an axial pressure 7 ′ of 50-150 MPa before and during setting, until the concrete hardens, part of the water being discharged through the orifices 4 ′ of the outer tube 1 ′ and by or drains -5 '(it should be noted that the orifices 4' can be simple pores).
  • the compression is carried out constantly or not, and continuously or not.
  • the slab will generally be made of prestressed concrete with high mechanical resistance, but it can also be metallic.

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Abstract

L'invention concerne la fabrication d'un pont. On préfabrique des sections transversales de pont essentiellement constituées par un treillis tridimensionnel en barres de béton précontraint à haute résistance mécanique et dépourvu de toute dalle, l'on met en place ces sections transversales in situ et l'on pose ensuite, sur l'ensemble des sections transversales d'une travée, les éléments qui constitueront la dalle de la travée. L'invention concerne également le treillis tridimensionnel élémentaire constitué de barres (P1 à P30) en beton précontraint à haute résistance mécanique assemblées par des blocs de liaison (A à M) en béton coulé. L'invention s'applique notamment à la construction de pont par la technique de la pose en porte-à-faux au moyen d'une poutre haubannée.

Description

  • L'invention concerne les ponts.
  • Une technique connue pour la réalisation d'un pont consiste à préfabriquer des sections transversales élémentaires de pont et à poser ces sections in situ au moyen d'une poutre de lancement, l'ensemble des sections composant. une travée étant maintenue en porte-à-faux avant son intégration dans la structure définitive.
  • Cette technique de construction a été utilisée notamment pour la réalisation du pont de Bubiyan au Koweit (revue "Travaux", volume n° 571, novembre 1982, pages 38 à 46) avec une longueur de porte-à-faux de l'ordre de 40 m, ce qui constituait déjà une performance.
  • La technique de la pose avec porte-à-faux permet d'obtenir des cycles de pose plus courts qu'avec toutes les autres techniques connues mais elle est rapidement limitée par le poids de l'ensemble en porte-à-faux puisqu'un poids excessif conduirait à une poutre de lancement d'une dimension, d'un poids et d'un coût exhorbitants.
  • Un but de la présente invention est de permettre la réalisation d'un pont au moyen de cette technique avec une longueur de porte-à-faux pouvant attein- dre 200 mètres, sans nécessiter une poutre de lancement exhorbitante.
  • On y parvient, selon la présente invention, par le fait que l'on préfabrique des sections transversales de pont essentiellement constituées par un treillis tridimensionnel en barres de béton précontraint à haute résistance mécanique et dépourvu de toute dalle, que l'on met en place ces sections transversales in situ et par le fait que l'on pose ensuite,sur l'ensemble des sections transversales d'une travée,les éléments qui constitueront la dalle de la travée.
  • Les bétons à haute résistance mécanique sont connus depuis longtemps, notamment par des travaux de _ Monsieur FREYSSINET (cf. par exemple les brevets français 764 505, 781 388, 797 785 et deuxième addition 46 379 au brevet français 722 338)mais ils sont essentiellement restés jusqu'à présent des bétons de laboratoire. La Demanderesse a mis au point une technique pour réaliser industriellement ces bétons et cette technique a fait l'objet de la demande de brevet français 83 10057 déposée le 17 juin 1983. Cette technique permet notamment de réaliser des poutres en béton ayant un taux de travail admissible dans la gamme 50-100 MPa ou supérieur, alors que le taux de travail admissible d'une poutre en béton précontraint classique est de l'ordre de 10-20 MPa.
  • Dans un pont réalisé conformément à la présente invention, la résistance de la travée à la flexion longitudinale est assurée par le treillis, la dalle ne participant qu'à la résistance à la flexion transversale.
  • Le treillis tridimensionnel élémentaire en barres de béton précontraint à haute résistance mécanique est en soi un produit nouveau qui constitue l'un des aspects de l'invention.
  • Dans un exemple typique, les barres sont disposées, les unes,dans deux plans horizontaux superposés avec un espace entre les plans et les autres,obliquement dans cet espace, de façon à relier les deux plans, l'ensemble des barres étant maintenu dans la configuration choisie par des blocs d'assemblage en béton coulé.
  • Dans chacun des plans parallèles les barres sont placées dans des dispositions que l'on choisit à volonté, les dispositions les plus communes étant les dispositions suivant les côtés d'un rectangle, les dispositions suivant des lignes reliant les milieux des côtés d'un rectangle, les dispositions suivant des lignes reliant le centre d'un rectangle aux sommets ou au milieu des côtés d'un rectangle et les dispositions suivant les montants et les barreaux d'une échelle. Ces exemples ne sont pas limitatifs.
  • Les barres disposées dans l'espace entre les deux plans sont réparties de préférence les unes dans des plans verticaux, les autres dans des plans inclinés sur la verticale.
  • Les blocs de liaison des barres sont de préférence des blocs précontraints triaxialement et cette précontrainte est de préférence réalisée par des câbles de précontrainte des barres qui aboutissent aux blocs. Ces blocs eux-mêmes peuvent avantageusement être en béton précontraint à haute résistance mécanique.
  • La dalle d'un pont conforme à l'invention peut être une dalle métallique ou une dalle en béton et elle est généralement constituée de sections transversales de dalle préfabriquées qui sont posées les unes à la suite des autres. Lorsque les sections transversales sont en béton, elles sont de préférence conjuguées, c'est-à-dire que l'on se sert de la face d'extrémité d'une section déjà réalisée comme l'une des paroi de coffrage de la section suivante. De même, les blocs de deux treillis contigus sont de préférence des blocs conjugués.
  • On décrira ci-après un exemple de réalisation d'un treillis élémentaire conforme à l'invention, en référence aux figures du dessin joint, la description et les figures faisant apparaître d'autres particularités de la présente invention.
    • - la figure 1 est une perspective d'un exemple de treillis élémentaire ;
    • - la figure 2 est une partie d'une coupe transversale du treillis élémentaire après que ce treillis a été mis en place et a reçu une section de dalle du pont ;
    • - la figure 3 est un schéma d'un exemple de bloc d'assemblage de barres d'un treillis élémentaire ;
    • - la figure 4 est une coupe longitudinale d'une barre de treillis en cours de fabrication, et
    • - la figure 5 est une coupe transversale de la barre de la figure 4.
  • On a déjà expliqué que le treillis élémentaire, c'est-à-dire la section transversale de treillis qui, par assemblage de proche en proche avec des sections identiques ou analogues, constituera le treillis d'une travée de pont, peut avoir des configurations très variées. La figure 1 est un exemple de configuration qui a été spécialement étudié mais qui ne saurait être considéré comme limitatif.
  • Dans cet exemple, on notera les particularités suivantes :
    • - Le treillis comporte un plan inférieur constitué de barres P1 à P4 disposées suivant les côtés d'un rectangle dont les sommets sont constitués par des blocs de liaison A, B, C, D.
    • - Le treillis comporte un plan supérieur constitué de barres P5 à P14 disposées suivant les côtés de deux rectangles accolés dont les sommets sont constitués par des blocs de liaison E à J, le côté commun FI et les deux côtés opposés EJ et GH comportant également en leurs milieux des blocs de liaison L, M et K et, d'autres barres P15 à P18 reliant en diagonale le bloc M aux blocs F et I et le bloc K aux blocs F et I.
    • - Les deux plans sont reliés par des barres montantes partant des blocs inférieurs et aboutissant à certains des blocs supérieurs, les unes P21, P22, P27 et P28 situées dans deux plans verticaux déterminés respectivement par les blocs C,D,I et les blocs A,B,F, les autres P19, P20, P25 et P26 situées dans deux plans inclinés déterminés. respectivement par les blocs B,C et K et A, D et M, les deux plans étant encore reliés par des barres P23, P24, P29 et P30 disposées suivant les arêtes d'une pyramide dont la base est constituée par les blocs A, B, C et D et dont le sommet est constitué par le bloc L.
  • Dans cet exemple de réalisation, on a dédoublé chaque barre de treillis.
  • Ces barres sont préfabriquées par une technique quelconque appropriée et, à titre indicatif, on décrira plus loin une technique de fabrication.
  • La forme et les dimensions de la section droite d'une barre sont choisies à volonté. On donne la préférence aux barres cylindriques ayant un diamètre de l'ordre de 25 à 35 cm.
  • Pour réaliser le treillis, on place les barres préfabriquées dans les positions relatives désirées, on place des coffrages pour la réalisation des blocs de liaison et on coule ces blocs. Si l'on veut réaliser des blocs de liaison en béton à haute résistance mécanique, on utilise des coffrages résistant à la pression d'injection du béton (par exemple 50 à 60 bars).
  • Un treillis typique a un poids de 5 tonnes par mètre linéaire pour un pont de 18 mètres de large. Avec une poutre pouvant poser 1 000 tonnes, on peut donc réaliser une portée de 200 mètres.
  • La figure 2 est une coupe verticale du treillis en place après qu'un élément de dalle V a été posé sur le treillis.
  • La figure 3 est un agrandissement de l'un des blocs d'assemblage du treillis de la figure 2. Dans cet exemple, le bloc est précontraint triaxialement par les câbles 1, 2, 3 venant des barres horizontales 4,5 et montantes6 qui aboutissent à ce bloc. Les câbles de précontrainte assemblent les barres et le bloc. La précontrainte qui existait dans les barres passe dans le noeud et les barres créent des contraintes de pression dans le bloc. Ces câbles 1, 2, 3 sont mis en tension avant, pendant ou après le coulage du bloc,
  • En outre, certains blocs comme celui représenté sur la figure 3 sont traversés librement par des câbles, comme les câbles 7, qui sont mis en tension lorsque l'ensemble des treillis d'une travée a été mis en place. Ces câbles, qui sont des câbles de précontrainte d'ensemble, participent à la réalisation d'une précontrainte longitudinale et contribuent à la résistance d'ensemble à la flexion.
  • Les figures 4 et 5 sont relatives à un procédé de fabrication d'une barre de treillis dans lequel on réalise la prise du béton de la barre dans une enveloppe tubulaire rectiligne entourée d'une frette, en comprimant le béton pendant la prise suivant l'axe de l'envelopppe avec une pression de la gamme 50-150 MPa, la compression longitudinale créant dans le béton des poussées transversales qui mettent la frette en tension autour de l'enveloppe tubulaire.
  • Par exemple (figures 4 et 5) on dispose, de préférence verticalement, un tube cylindrique 1', par exemple en tôle mince d'épaisseur de l'ordre de 2 mm ou en carton fort ou en plastique, la paroi du tube présentant de multiples perforations de drainage 4' et on entoure ce tube d'une double frette constituée par deux fils d'acier 2',3' qui sont enroulés en hélice autour du tube, respectivement dans le sens horaire et dans le sens anti-horaire. A ce stade, l'enroulement 2''est au contact avec le tube 1' et l'enroulement 3' entoure l'enroulement 2' mais ils ne sont pas tendus.
  • Des moyens sont prévus pour fixer chaque extrémité d'un enroulement relativement à l'extrémité correspondante de l'autre enroulement, par exemple en fixant les deux extrémités correspondantes sur un moyen qui permet également de maintenir ces extrémités à une extrémité du tube 1'. Un exemple d'un tel moyen est constitué par un cercle 6' qui entoure le tube 1 'et qui est fixe en position par rapport au tube 1' et auquel sont fixées les deux extrémités correspondantes des fils de frette. Il existe un te-1 cercle à chaque extrémité du tube 1'.
  • On dispose à l'intérieur du tube un ou plusieurs drains longitudinaux 5' qui sont de préférence constitués par des tubes d'acier généralement plus épais que le tube 1' lorsque ce dernier est en acier, soit par exemple une épaisseur de paroi de 4 à 6 mm.
  • La matière et l'épaisseur de l'enveloppe tubulaire 1' sont choisies pour que le tube répartisse les efforts et résiste à un cisaillement par la frette.
  • On introduit dans l'espace compris entre le tube extérieur 1' et le ou les drains 5' les composants du béton, soit par exemple un mélange d'agrégats, de sable, d'eau et de ciment, mélange connu en soi. Les agrégats ont, à priori, même nature que les agrégats d'un béton classique, mais sont de préférence choisis dans le haut de gamme des agrégats d'un béton : agrégats de roche résistants à des valeurs comprises entre 200-300 MPa (certains calcaires, grès, etc...). Le liant peut également être un liant tel que ceux utilisés pour les bétons classiques y compris les liants à base de résine. Les pourcentages d'agrégats et de liant peuvent être les mêmes que ceux des bétons classiques.
  • On comprime le mélange à une pression axiale 7' de 50-150 MPa avant et pendant la prise, jusqu'au durcissement du béton dont une partie de l'eau est évacuée par les orifices 4' du tube extérieur 1' et par le ou les drains -5' (il est à noter que les orifices 4' peuvent être de simples pores).
  • Pour réaliser la pression axiale tout en évitant un flambage du tube, on préconise, selon l'invention, de rapprocher l'une de l'autre deux plaques introduites respectivement à une extrémité et à l'autre extrémité du tube. Ce rapprochement est obtenu par exemple au moyen d'un ou plusieurs câbles de précontrainte passant longitudinalement dans le béton et tirés par un vérin. On a schématisé un tel dispositif sur la figure 4 où l'on voit les deux plaques de pression 8',9' dont l'une est tirée vers l'autre par des câbles 10',11' actionnés par un vérin 12' qui prend appui sur l'autre plaque. Avantageusement, les câbles 10',11' passent dans des tubes de drainage 5'.
  • La compression est réalisée de façon constante ou non, et de façon continue ou non.
  • Sous l'effet de la compression longitudinale du béboh, les frettes se tendent et on réalise ainsi une compression triaxiale, les frettes réalisant des plans de pression transversaux et la pression axiale réalisant la pression dans la troisième dimension.
  • Dans certains cas, et notamment pour les barres de grande longueur, il est prévu de réaliser l'opération par couches successives de béton, en attendant la prise d'une couche pour réaliser la couche suivante.
  • Un procédé typique pour réaliser un pont conformément à l'invention consiste à réaliser les opérations dans lesquelles :
    • - on préfabrique des barres en béton précontraint à haute résistance mécanique ;
    • - on réalise avec ces barres des treillis élémentaires tridimensionnels où les barres sont assemblées par des blocs de liaison coulés ;
    • - on pose les treillis élémentaires in situ côte à côte au moyen d'une poutre haubannée jusqu'à réaliser un ensemble en porte-à-faux ayant une longueur désirée pour la travée.;
    • - on précontraint cet ensemble ;
    • - on pose des éléments de dalle sur l'ensemble des treillis élémentaires jusqu'à constituer la dalle de la travée.
  • La dalle sera généralement en béton précontraint à haute résistance mécanique, mais elle peut aussi être métallique.
  • L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui ont été décrits.

Claims (15)

1. Procédé pour construire une travée de pont en disposant bout=ù bout des sections transversales de travée de pont, caractérisé par le fait que l'on préfabrique des sections transversales de pont essentiellement constituées par un treillis tridimensionnel en barres de béton précontraint à haute résistance mécanique et dépourvu de toute dalle, que l'on met en place ces sections transversales in situ et par le fait que l'on pose ensuite, sur l'ensemble des sections transversales d'une travée, les éléments qui constitueront la dalle de la travée.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on met en place lesdites sections transversales constituées par un treillis au moyen d'une poutre haubannée suivant la technique de la pose en porte-à-faux.
3. Treillis tridimensionnel élémentaire de pont, préfabriqué en béton, caractérisé par le fait qu'il est essentiellement constitué par des barres (P1 à P30) en béton précontraint à haute résistance mécanique liées par des blocs.
4. Treillis selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les barres (P1 à P30) sont disposées les unes dans deux plans horizontaux superposés avec un espace entre les plans et les autres, obliquement dans cet espace, de façon à relier les deux plans, l'ensemble des barres étant maintenu dans la configuration choisie par des blocs d'assemblage(A à M)en béton coulé.
5. Treillis selon la revendication 4, caractérisé en ce que les barres (P21 à P30) disposées dans ledit espace sont réparties dans des plans verticaux et dans des plans inclinés sur la verticale.
6. Treillis selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que les barres (P1 à P30) sont dédoublées.
7. Treillis selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé par le fait que les blocs de liaison des barres (A à M) comprennent des blocs précontraints triaxialement.
8. Treillis selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les blocs précontraints triaxialement sont précontraints par des câbles (1,2,3) de précontrainte des barres (4,5,6) qui aboutissent aux blocs.
9. Treillis selon la revendication 8, caractérisé en ce que les blocs comportent des passages (7) pour le passage libre de câbles de précontrainte de l'ensemble des blocs d'une travée.
10. Treillis selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que les blocs sont également en béton à haute résistance mécanique.
11. Travée de pont caractérisée par le fait qu'elle est constituée d'une pluralité de treillis trididimensionnels élémentaires selon l'une des revendications 3 à 10, maintenus assemblés par des câbles de précontrainte, cet ensemble supportant une dalle de pont constituée d'éléments préfabriqués (V) posés après assemblage des treillis.
12. Travée de pont selon la revendication 11, caractérisée par le fait que les éléments de dalle sont en béton précontraint.
13. Travée de pont selon la revendication 11, caractérisée par le fait que les éléments de dalle sont métalliques.
14. Travée de pont selon la revendication 11, caractérisée par le fait que les éléments de dalle sont également en béton à haute résistance mécanique.
15. Pont caractérisé en ce qu'il comporte une travée selon l'une des revendications 11 à 14 ou une travée construite par un procédé selon l'une des revendications 1 et 2 ou en ce qu'il comporte des treillis selon l'une des revendications 3 à 10.
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