EP0288350B1 - Pont constitué d'un tablier et de moyens pour le supporter notamment pont haubané de grande portée, et son procédé de construction - Google Patents

Pont constitué d'un tablier et de moyens pour le supporter notamment pont haubané de grande portée, et son procédé de construction Download PDF

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EP0288350B1
EP0288350B1 EP19880400740 EP88400740A EP0288350B1 EP 0288350 B1 EP0288350 B1 EP 0288350B1 EP 19880400740 EP19880400740 EP 19880400740 EP 88400740 A EP88400740 A EP 88400740A EP 0288350 B1 EP0288350 B1 EP 0288350B1
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EP
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diagonals
chord
bridge
bridge according
deck
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Jean Muller
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Societe Centrale dEtudes et de Realisations Routieres Scetauroute
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Societe Centrale dEtudes et de Realisations Routieres Scetauroute
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    • E01D2101/285—Composite prestressed concrete-metal

Definitions

  • the present invention relates to a new bridge structure consisting of an apron and means for supporting this apron, and in particular to a new cable-stayed bridge structure of large span, as well as to a method of constructing such a bridge.
  • suspension bridges In the current state of the art, the crossing of large spans uses either suspension bridges or cable-stayed bridges.
  • Suspension bridges are economically justified for exceptional spans, but their flexibility poses problems for traffic, especially rail, and for aeroelastic stability.
  • Cable-stayed bridges for their part, do not exhibit the wind sensitivity of suspension bridges, particularly if the deck is constructed of concrete, a material which gives the structure sufficient weight and great rigidity. The weight, however, limits the spans, so that beyond the field of application of concrete cable-stayed bridges, decks with a mixed steel / concrete structure or entirely metallic decks have been used.
  • Lattice structures can also be used, because they make it possible to economically obtain great bending and torsional rigidity, while ensuring maximum transparency with respect to the wind.
  • document FR-A-1237124 had described a truss bridge bridge structure made up of tubular members, namely two upper longitudinal members and one lower longitudinal member, connected together by members, called diagonal members, oblique to the times with respect to the vertical and the direction of the bridge.
  • the connection between the diagonals and the longitudinal members is obtained by assembled half-shells, including the longitudinal member and receiving the end of the diagonals.
  • the members can be stiffened by longitudinal prestressing cables and filled with possibly prestressed concrete.
  • the object of the invention is to overcome all the drawbacks mentioned above, by proposing a new structure which is both light, rigid, and easy to produce, therefore economical.
  • spatial lattice is meant a structure made up of elements which can be compared to parts in plane or in line segments and linked together, this structure not being included in a plane.
  • nodes the junction points of plane parts and / or line segments.
  • the parts of the members which are subjected to significant tensile forces are prestressed by means which are specific to each of said members.
  • the deck that has just been described can be integrated into bridges of various designs.
  • a cable-stayed bridge is preferred, and in this case provision is made for the means for supporting the deck to be constituted by guy wires connecting support masts to nodes of the space trellis formed by the junction points. diagonals with the upper chord.
  • the bridge comprises at least two continuous lower members, and an equal number of spatial trusses comprising diagonals whose axes converge on the axis of a lower member, said members being interconnected by a bracing, these spatial trusses each including a part of the upper chord, and advantageously, that this bridge comprises two lower chords and two spatial trusses and in that the means for supporting the deck consist of guy lines connecting the nodes of the spatial trusses which are located in the axial plane of the bridge to support masts.
  • the means for supporting the deck consist of guy wires connecting support masts to nodes of the spatial trellis formed by the points of junction of the diagonals with the lower member.
  • the invention can also be applied to bridges with much smaller spans, and not guyed.
  • the means for supporting the deck consist of transverse supports on which the upper frame rests, and additional prestressing frames are provided which follow a polygonal path connecting two successive transverse supports passing through reference points located on the lower member, and, advantageously, said additional prestressing reinforcements are not in the axial plane of the bridge.
  • folded sheet gussets comprising two wings which are each in a longitudinal plane containing the axis of diagonals which are fixed on it, the gusset being fixed on the lower chord so that the fold axis of the gusset wings coincides with the longitudinal axis of the lower chord.
  • the lower member is also made for the lower member to be formed from successive sections assembled, and at least some of the gussets are fixed to the points of assembly of successive sections.
  • gussets comprising a lower wing situated in a longitudinal plane containing the axis of the diagonals which are fixed on him, and an upper wing which is fixed on the upper chord, so that the fold axis of the wings of the gusset is in the median plane of the upper chord.
  • the upper chord may also be made for the upper chord to constitute a concrete slab reinforced by continuous metal sections and prestressing reinforcements arranged perpendicularly to these metal sections.
  • the upper chord of the structure forming a pavement slab or carrying railway traffic is made of reinforced or prestressed concrete; the lower chord can be either in reinforced or prestressed concrete, or in a mixed steel / concrete structure, or entirely metallic. It is advantageous to use a metal tube filled with concrete, the characteristics of which are described further on.
  • the lower and upper members are interconnected by a series of diagonals located in two oblique planes forming an isosceles triangle in the cross section.
  • the two edges of the upper slab have the anchors of the suspension shrouds at regular intervals, at the point of intersection of the diagonals mentioned above.
  • the invention further provides an original construction method, adapted to the bridge structure which has just been described.
  • a suspension guy wire is also fixed on said new link.
  • the bridge according to the invention comprises an apron 1 consisting of a series of triangular spatial elements suspended from guy lines 2, at regularly spaced points. These shrouds are fixed towards the top of the support masts 3. For the sake of clarity, the central span is shown with only eight elements suspended by three shrouds on either side of the key. In long-span bridges, the spacing of the stays is variable from 10 to 20 m and the number of stays in the central half-span can reach 20 to 25.
  • the cross section of the deck 1 shown in Figure 3 is an isosceles triangle consisting of an upper slab (or chord) 4, a lower chord 5 and diagonals 6, without intermediate supports of the upper slab 4 between the two banks of the bridge.
  • the plan view of FIG. 4 also shows that the planes of the diagonals are cut into all identical triangles, the vertices of which are alternately located on the edges of the upper slab 4 and on the lower central member 5.
  • the lower member 5 the details of which are given in FIG. 6, is broken down, for the production of the structure, into sections of equal length separated by joints allowing rapid assembly during construction.
  • the assembly between successive sections of the lower member is made by flanges 10 placed opposite one another and joined longitudinally by high-strength bolts 11.
  • the end flanges of each section further include a gusset 12 folded according to the plane of the oblique diagonals allowing assembly by welding of these with the lower main chord.
  • the flanges finally include and as necessary the anchors of the external prestress of the lower chord.
  • the axis of folding of the gusset 12 coincides with the axis of the tube 7.
  • At least some of the sections of the tube are filled with concrete.
  • the tube filling concrete if it exists, can be used before or after assembling the frame in the structure. In both cases, it is advantageous to compress the filling concrete inside its metallic envelope to combat the subsequent effects of shrinkage and improve the relative adhesion of the two materials. Contrary to works using a composite metal tube / concrete filling member where the variations in force and consequently the adhesion stresses occur continuously along the member, in the object of the invention, such variations in force appear only at the right of the connecting nodes with the diagonals, in an area where the arrangements used make it impossible for relative sliding of the concrete and the tube. For this purpose, stiffeners or connectors 13 are provided in the vicinity of the flange.
  • an injection device 14 is provided in the joint between two successive sections, to ensure perfect transmission of the longitudinal forces in the filling concrete .
  • the essential element of the assembly is a gusset 15 in folded sheet, the upper part of which coincides with the suspension plane of the shrouds 2, and the lower part is located in the plane of the oblique diagonals 6.
  • the shroud is fixed there by known means such as yokes 16 and axis 17 or, depending the variant shown in Figure 13, by a splitting of the gusset allowing the fixing of the lower anchor of the stay.
  • the diagonals are easily linked to the gusset by welding along a slot made in the tube.
  • the fold edge 18 of the gusset is located in the mean plane 19 of the floor slab.
  • the gusset also carries the anchors 20, 21 of the frames 22, 23 of the diagonal 6 and of the upper slab 4.
  • the transmission of all the forces is thus carried out along a direct path, eliminating any welding or any assembly working at tearing which always presents a potential risk.
  • the continuous gussets provided ensure an interpenetration of the members and the diagonals to achieve the direct path of the forces mentioned above.
  • the proposed arrangements ensure direct transfer of all the loads and complete continuity of all the efforts of the shrouds, the two members and the diagonals.
  • the shrouds 2 pass through the upper chord 4 through guides 26 designed to dampen the vibrations of the system, and are anchored in the lower chord, at the location of the nodes of the spatial trellis formed by the junction of the diagonals with the lower chord.
  • FIG. 19 there are two parallel lower members 5, and two spatial trusses each consisting of a lower member, of one half of the upper member 4 which is above this lower member, and of diagonals 6 which connect each lower member to the upper member half which corresponds to it.
  • a bracing 27 connects the two lower members 5 and stiffens the assembly by ensuring the continuity of the external contour and the stability of the cross section, and the torsional rigidity of the deck.
  • the floor slab itself is made up of a mixed structure comprising continuous metal sections and concrete placed between them, the materials being joined together by a prestress orthogonal to the direction of the sections.
  • the confinement conferred on the concrete of the slab by the metal profiles allows the minimum thickness of the slab to be reduced to 0.10 m without the risk of puncturing under the concentrated loads of vehicles.
  • the method according to the invention can be extended to making non-guyed spans.
  • Figures 22 and 23 describe the construction of a typical span in elevation and cross-section respectively.
  • the longitudinal bending strength is imparted in the members by prestressing reinforcements such as 23 in the upper member and 9 in the lower member, supplemented as necessary by external prestressing members 30 of polygonal outline and overlapping at right supports constituted by crosspieces 31 carried by piles 32 and adjacent to diagonal junctions 6 at the upper frame 4.
  • prestressing reinforcements 30 connect points 33 located on the crosspieces 31 near their ends, this is that is to say in the vicinity of nodes of the spatial lattice formed by the junction of the diagonals to the upper chord, passing through deflection points 34 which are other nodes of the spatial lattice, constituted by the junction of the diagonals to the lower chord .
  • the resistance to cutting forces is supplemented by a prestressing of the diagonals such as 22, according to an embodiment identical to that which has been described for a guyed structure.
  • the devices of the invention allow a remarkably simple embodiment, shown schematically in FIGS. 24 to 27.

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Description

  • La présente invention est relative à une nouvelle structure de pont constituée d'un tablier et de moyens pour supporter ce tablier, et en particulier à une nouvelle structure de pont haubané de grande portée, ainsi qu'à un procédé de construction d'un tel pont.
  • Dans l'état actuel de la technique, le franchissement de grandes portées fait appel soit à des ponts suspendus, soit à des ponts haubanés. Les ponts suspendus sont économiquement justifiés pour les portées exceptionnelles, mais leur souplesse pose des problèmes pour la circulation, notamment ferroviaire, et pour la stabilité aéroélastique. De leur côté, les ponts à haubans ne présentent pas la sensibilité au vent des ponts suspendus, particulièrement si le tablier est construit en béton, matériau qui confère à la structure un poids suffisant et une grande rigidité. Le poids toutefois limite les portées, de sorte qu'au-delà du domaine d'application des ponts à haubans en béton, on a eu recours à des tabliers à structure mixte acier/béton ou à des tabliers entièrement métalliques.
  • Dans l'état actuel de la technique, les tabliers haubanés à structure mixte acier/béton ont toujours été constitués d'une membrure supérieure en béton formant dalle de chaussée, portée par des poutres de raidissement transversales et longitudinales destinées à transférer les charges aux haubans tout en assurant une rigidité suffisante au tablier. Les réalisations de ce type sont récentes et mettent en évidence les limitations actuelles des moyens connus, sur les points suivants:
    • ― la cohabitation de la charpente métallique et du béton en ce qui concerne les effets du retrait et des déformations lentes du béton,
    • ― l'apparition de gradients de température créés par l'exposition au soleil de surfaces métalliques ayant une faible inertie thermique,
    • ― le risque de flambement d'ensemble de la structure par instabilité de la membrure inférieure des poutres longitudinales de rigidité, lorsque les contraintes dues aux charges, cumulées aux effets ci-dessus, s'approchent de la limite élastique en compression du métal,
    • ― la très faible résistance de ce type de structure vis-à-vis d'efforts accidentels tels que l'impact d'un camion contre un hauban.
  • On peut remédier à plusieurs de ces inconvénients en augmentant la hauteur et l'importance des poutres longitudinales de rigidité, mais c'est au détriment de la prise au vent et de l'économie.
  • On peut aussi faire appel à des structures en treillis, car elles permettent d'obtenir économiquement une grande rigidité de flexion et de torsion, tout en assurant une transparence maximale vis-à-vis du vent.
  • En particulier, le document FR-A-1237124 avait décrit une structure de tablier de pont en treillis constituée de membrures tubulaires, à savoir deux membrures longitudinales supérieures et une membrure longitudinale inférieure, reliées entre elles par des membrures, dites diagonales, obliques à la fois par rapport à la verticale et à la direction du pont. La liaison entre les diagonales et les membrures longitudinales est obtenue par des demi-coquilles assemblées, englobant la membrure longitudinale et recevant l'extrémité des diagonales. Les membrures peuvent être raidies par des câbles de précontrainte longitudinaux et remplies de béton éventuellement précontraint.
  • Dans l'état actuel de la technique, de telles structures en treillis combinent généralement l'acier et le béton, mais malgré d'importantes recherches dans ce domaine, aucune solution vraiment satisfaisante n'a été trouvée pour transférer les efforts entre les membrures et les diagonales aux différents noeuds du treillis. Le comportement à long terme de telles solutions n'est pas connu et les prix de revient restent élevés.
  • L'objet de l'invention est de pallier tous les inconvénients précédemment rappelés, en proposant une structure nouvelle à la fois légère, rigide, et facile à réaliser, donc économique.
  • L'invention fournit, pour obtenir ce résultat, un pont constitué d'un tablier et de moyens pour supporter ce tablier, le tablier comprenant:
    • ― une dalle de circulation,
    • ― une membrure supérieure,
    • ― une membrure inférieure formant un élément longitudinal continu,
    • ― des poutres de liaison dites "diagonales" reliant les membrures supérieure et inférieure, dirigées obliquement à la fois par rapport à la verticale et par rapport à la longueur du pont, et formant avec les membrures, un treillis spatial, dans lequel deux diagonales adjacentes qui convergent vers le bas ont leurs axes qui convergent sur l'axe longitudinal de la membrure inférieure, et deux diagonales adjacentes qui convergent vers le haut ont leurs axes qui convergent dans le plan moyen de la membrure supérieure,
    • ― des armatures de précontrainte disposées pour soumettre à une précontrainte les diagonales qui sont soumises à des efforts de traction importants, caractérisé en ce que la membrure supérieure constitue en elle-même la dalle de circulation, en ce que les armatures de précontrainte de deux diagonales soumises à des efforts de traction importants qui sont concourantes sur la membrure inférieure sont ancrées à leurs deux extrémités aux points de jonction de ces diagonales avec la membrure supérieure et dessinent un V dont le milieu est au point de jonction desdites diagonales avec la membrure inférieure.
  • Par "treillis spatial", on entend une structure constituée d'éléments qu'on peut assimiler à des parties de plan ou à des segments de droite et reliés entre eux, cette structure n'étant pas comprise dans un plan. Dans la suite, on appellera "noeuds" les points de jonction de parties de plan et/ou de segments de droite.
  • De préférence, les parties des membrures qui sont soumises à des efforts de traction importants sont précontraintes par des moyens qui sont propres à chacune desdites membrures.
  • Suivant des modalités préférées:
    • ― la membrure inférieure est formée de tronçons successifs assemblés et est pourvue d'armatures longitudinales de précontrainte qui mettent en compression, chacune, plusieurs tronçons assemblés,
    • ― les moyens de mise en précontrainte de la membrure supérieure sont constitués par des armatures de précontrainte reliant entre eux les noeuds du treillis spatial constitués par les points de jonction des diagonales avec ladite membrure supérieure.
  • La combinaison de ces trois dernières modalités aboutit à une structure particulièrement intéressante, car toutes les parties fortement tendues de la structure du tablier forment un réseau d'éléments précontraints.
  • Le tablier qu'on vient de décrire peut être intégré dans les ponts de conceptions diverses.
  • Pour des ouvrages de grande ou moyenne portée, on préfère un pont haubané, et dans ce cas on prévoit que les moyens pour supporter le tablier sont constitués par des haubans reliant des mâts de support à des noeuds du treillis spatial constitués par les points de jonction des diagonales avec la membrure supérieure. Dans cette hypothèse, pour des moyennes portées, on peut prévoir que le pont comprend au moins deux membrures inférieures continues, et un nombre égal de treillis spatiaux comprenant des diagonales dont les axes convergent sur l'axe d'une membrure inférieure, lesdites membrures étant reliées entre-elles par un contreventement, ces treillis spatiaux incluant chacun une partie de la membrure supérieure, et avantageusement, que ce pont comprend deux membrures inférieures et deux treillis spatiaux et en ce que les moyens pour supporter le tablier sont constitués par des haubans reliant les noeuds des treillis spatiaux qui sont situés dans le plan axial du pont à des mâts de support.
  • Suivant une variante, également à portée moyenne, les moyens pour supporter le tablier sont constitués par des haubans reliant des mâts de support à des noeuds du treillis spatial constitués par les points de jonction des diagonales avec la membrure inférieure.
  • L'invention peut également être appliquée à des ponts de portées beaucoup plus faibles, et non haubanés. Dans de tels ponts où le tablier est construit de la manière conforme à l'invention indiquée plus haut, les moyens pour supporter le tablier sont constitués par des appuis transversaux sur lesquels repose la membrure supérieure, et il est prévu des armatures de précontrainte supplémentaires qui suivent un tracé polygonal reliant deux appuis transversaux successifs en passant par des points de renvoi situés sur la membrure inférieure, et, avantageusement, lesdites armatures de précontrainte supplémentaires ne sont pas dans le plan axial du pont.
  • Les moyens de jonction des diagonales aux membrures sont un élément très important pour la mise en oeuvre de l'invention. Suivant une modalité préférée, pour assurer la jonction entre les diagonales et la membrure inférieure, il est prévu des goussets en tôle pliée, comportant deux ailes qui sont chacune dans un plan longitudinal contenant l'axe de diagonales qui sont fixées sur lui, le gousset étant fixé sur la membrure inférieure de telle façon que l'axe de pliure des ailes du gousset coïncide avec l'axe longitudinal de la membrure inférieure. Avantageusement, on prévoit aussi que la membrure inférieure est formée de tronçons successifs assemblés, et au moins certains des goussets sont fixés aux points d'assemblages de tronçons successifs.
  • Suivant une autre modalité préférée, qui se combine avantageusement avec la précédente, pour assurer la jonction entre les diagonales et la membrure supérieure, il est prévu des goussets comportant une aile inférieure située dans un plan longitudinal contenant l'axe des diagonales qui sont fixées sur lui, et une aile supérieure qui est fixée sur la membrure supérieure, de telle façon que l'axe de pliure des ailes du gousset se trouve dans le plan médian de la membrure supérieure.
  • Dans ce cas, suivant des modes de réalisation intéressants:
    • ― le gousset porte des points d'ancrage pour des armatures de précontrainte des diagonales et des points d'ancrage pour des armatures de précontrainte de la membrure supérieure,
    • ― la liaison entre le gousset et la membrure supérieure est une liaison béton-acier,
    • ― l'aile supérieure du gousset a son plan médian situé dans un plan longitudinal contenant l'axe de haubans supportant le pont, ces haubans étant fixés sur ledit gousset. On peut prévoir aussi que l'aile supérieure est dédoublée en deux ailes parallèles entre lesquelles est fixé le hauban, l'axe de pliure étant dans ce cas constitué par l'intersection des plans médians des ailes supérieure et inférieure.
  • Pour obtenir une plus grande légéreté, dans les ponts à très grande portée, on peut prévoir en outre que la membrure supérieure constitue une dalle de béton renforcée par des profilés métalliques continus et des armatures de précontrainte disposées perpendiculairement à ces profilés métalliques.
  • Selon l'invention, la membrure supérieure de l'ouvrage formant dalle de chaussée ou portant la circulation ferroviaire, est réalisée en béton armé ou précontraint; la membrure inférieure peut être soit en béton armé ou précontraint, soit en structure mixte acier/béton, soit entièrement métallique. On peut utiliser avantageusement un tube métallique rempli de béton dont les caractéristiques sont décrites plus avant. Dans la forme la plus simple de l'invention, les membrures inférieure et supérieure sont reliées entre elles par une série de diagonales situées dans deux plans obliques formant un triangle isocèle dans la section transversale.
  • Dans le cas d'un ouvrage haubané les deux rives de la dalle supérieure comportent à intervalles réguliers les ancrages des haubans de suspension, au point de concours des diagonales précédemment citées.
  • Les avantages de cette disposition résident dans l'alliance de la rigidité de torsion et de flexion de la section avec le minimum de poids et de prise au vent, autorisant d'importantes économies par rapport aux procédés de réalisation actuellement connus.
  • L'invention fournit en outre un procédé de construction original, adapté à la structure de pont qu'on vient de décrire.
  • Ce procédé comprend les étapes suivantes:
    • ― placer, sur une partie de tablier déjà montée, deux poutres longitudinales de bordure provisoire, de part et d'autre de la membrure supérieure, en porte-à-faux d'une longueur au moins égale à la dimension longitudinale d'une maille du treillis spatial, chaque poutre étant maintenue par deux noeuds successifs du treillis spatial déjà monté,
    • ― amener une nouvelle maille de treillis spatial, cette maille comprenant au moins un noeud situé sur la membrure inférieure, deux noeuds situés sur la membrure supérieure, et les diagonales correspondant à ces noeuds,
    • ― solidariser cette nouvelle maille et la partie de tablier déjà montée, en soutenant la nouvelle maille à l'aide des poutres de bordure provisoire,
    • ― recommencer les opérations en faisant avancer les poutres de bordure provisoire le long de la maille qu'on vient de fixer.
  • Dans le cas d'un pont haubané, de préférence, lors de la solidarisation de la nouvelle maille avec la partie de tablier déjà montée, on fixe également un hauban de suspension sur ladite nouvelle maille.
  • Avantageusement, que le pont soit haubané ou non, on utilise des poutres de bordure provisoire pourvues de moyens tels que des plots pour les immobiliser en position correcte par rapport aux mailles du treillis spatial déjà monté.
  • L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillée, à l'aide d'exemples pratiques, non limitatifs, illustrés à l'aide des dessins, parmi lesquels:
    • La figure 1 est une élévation longitudinale d'un pont haubané conformé à l'invention.
    • La figure 2 est la vue en plan du même ouvrage.
    • La figure 3 est une coupe transversale courante d'un tablier haubané montrant la membrure supérieure en béton formant dalle de chaussée, les diagonales dans les plans obliques et la membrure inférieure tubulaire.
    • La figure 4 est une vue en plan de l'ossature du tablier.
    • Les figures 5a et 5b sont des vues axonométriques partielles du tablier montrant les mêmes éléments composants que sur la figure 4, pour un pont haubané ou non haubané.
    • Les figures 6 à 9 incluses montrent le détail d'un tronçon élémentaire de la membrure inférieure, sa constitution, le noeud de raccordement avec les diagonales et d'assemblage avec les tronçons adjacents et enfin le détail du joint entre deux tronçons.
    • Les figures 10 à 13 montrent le détail du noeud d'assemblage supérieur selon les trois vues (coupe transversale, élévation longitudinale et vue en plan) ainsi qu'une variante de réalisation de l'attache des haubans.
    • Les figures 14 à 17 montrent les éléments structuraux complémentaires nécessaires à la réalisation de l'invention selon l'intensité des charges supportées par le tablier et les dimensions géométriques de celui-ci.
    • Les figures 18 et 19 montrent deux autres modes particuliers de réalisation de l'invention selon lesquels une suspension haubanée unique est disposée au centre de l'ouvrage.
    • Les figures 20 et 21 sont des coupes, respectivement transversale et longitudinale, partielles, illustrant un mode alternatif de réalisation de la dalle supérieure selon lequel des profilés métalliques sont noyés dans la dalle en béton, de préférence dans le sens longitudinal de l'ouvrage pour coopérer avec le béton à la résistance vis-à-vis de l'effort axial dans le tablier, le solidarisation entre le béton de la dalle et les profilés métalliques étant assurée par une précontrainte orthogonale à la direction des profilés.
    • Les figures 22 et 23 sont une vue longitudinale et une coupe transversale montrant l'application de l'invention à la réalisation de travées non haubanées, par exemple les travées d'accès situées de part et d'autre d'une travée centrale haubanée.
    • Les figures 24 à 27 montrent les phases constructives successives du tablier conforme à l'invention et les moyens particuliers nécessaires à cette construction.
  • Dans la réalisation des figures 1 et 2, le pont conforme à l'invention comprend un tablier 1 constitué d'une série d'éléments spaciaux triangulés suspendus à des haubans 2, en des points régulièrement espacés. Ces haubans sont fixés vers le sommet des mâts de support 3. Par souci de clarté, la travée centrale est représentée avec huit éléments seulement suspendus par trois haubans de part et d'autre de la clef. Dans le ponts de grande portée, l'espacement des haubans est variable de 10 à 20 m et le nombre de haubans dans la demi-travée centrale peut atteindre 20 à 25.
  • Sous sa forme la plus simple, la section transversale du tablier 1 représentée sur la figure 3 est un triangle isocèle constitué par une dalle (ou membrure) supérieure 4, une membrure inférieure 5 et des diagonales 6, sans appuis intermédiaires de la dalle supérieure 4 entre les deux rives du pont. La vue en plan de la figure 4 montre, en outre, que les plans des diagonales sont découpés en triangles tous identiques dont les sommets sont alternativement situés sur les rives de la dalle supérieure 4 et sur la membrure centrale inférieure 5.
  • La membrure inférieure 5, dont le détail est donné sur la figure 6, est décomposée, pour la réalisation de l'ouvrage, en tronçons de longueur égale séparés par des joints permettant un assemblage rapide lors de la construction.
  • La membrure inférieure 5 est, dans l'exemple décrit, un tube métallique 7 rempli ou non de béton, selon l'emplacement sur la longueur du pont et la nature des contraintes que la sollicitent. Suivant les nécessités du projet et notamment l'intensité et le sens des efforts appliqués à cette membrure dans l'ouvrage, il peut être nécessaire et avantageux de prévoir séparément ou simultanément les armatures ordinaires ou armatures de précontrainte suivantes:
    • ― des armatures passives noyées dans la béton dans les zones où l'effort de compression est important pour réduire la contrainte dans les matériaux,
    • ― des armatures de précontrainte prétendues mises en tension avant coulage du béton et ancrées sur les brides d'extrémité de chaque tronçon de tube, destinées à placer le tube métallique sous une compression longitudinale permanente,
    • ― des armatures de précontrainte post-tendues, placées sous gaine 8 à l'intérieur du béton de remplissage et destinées à mettre l'ensemble du tube métallique et du béton de remplissage sous une compression longitudinale permanente,
    • ― des armatures de précontrainte post-tendues 9 placées à l'extérieur du tube et tendues dans l'ouvrage sur plusieurs tronçons après assemblage de ceux-ci.
  • L'assemblage entre tronçons successifs de la membrure inférieure se fait par des brides 10 placées en regard l'une de l'autre et réunies longitudinalement par des boulons haute résistance 11. Les brides d'extrémité de chaque tronçon comportent en outre un gousset 12 plié selon le plan des diagonales obliques permettant un assemblage par soudure de celles-ci avec la membrure principale inférieure. Les brides comportent enfin et en tant que de besoin les ancrages de la précontrainte extérieure de la membrure inférieure. L'axe de pliage du gousset 12 coïncide avec l'axe du tube 7.
  • Au moins certains des tronçons du tube sont remplis de béton. Le béton de remplissage du tube, s'il existe, peut être mis en oeuvre avant ou après assemblage de la membrure dans l'ouvrage. Dans les deux cas, il est avantageux de mettre en compression le béton de remplissage à l'intérieur de son enveloppe métallique pour combattre les effets ultérieurs du retrait et améliorer l'adhérence relative des deux matériaux. Contrairement aux ouvrages faisant appel à une membrure composite tube métallique/béton de remplissage où les variations d'effort et par conséquent les contraintes d'adhérence se produisent de façon continue le long de la membrure, dans l'ouvrage objet de l'invention, de telles variations d'effort n'apparaissent qu'au droit des noeuds de liaison avec les diagonales, dans une zone où les dispositions utilisées rendent impossible tout glissement relatif du béton et du tube. A cet effet, des raidisseurs ou connecteurs 13 sont prévus au voisinage de la bride.
  • Du point de vue constructif, le remplissage en béton du tube et sa mise en compression se fait aisément avec la coopération d'un ou de deux obturateurs provisoires placés aux extrémités du tube et fixés aux brides d'extrémité par une série de boulons provisoires.
  • Dans le cas où le béton est mis en oeuvre avant assemblage de la membrure dans l'ouvrage, il est prévu un dispositif d'injection 14 dans le joint entre deux tronçons successifs, pour assurer une parfaite transmission des efforts longitudinaux dans le béton de remplissage.
  • Le noeud supérieur sur les rives de l'ouvrage assure la transmission des efforts des diagonales obliques à la dalle supérieure en même temps que la suspension aux haubans. Selon le mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures 10, 11 et 12, dont sont données respectivement une coupe transversale, une vue longitudinale et une vue horizontale du noeud, l'élément essentiel de l'assemblage est un gousset 15 en tôle pliée dont la partie supérieure est confondue avec le plan de suspension des haubans 2, et la partie inférieure est située dans le plan des diagonales obliques 6. Le hauban y est fixé par des moyens connus tels que chapes 16 et axe 17 ou, selon la variante représentée sur la figure 13, par un dédoublement du gousset permettant la fixation de l'ancrage inférieur du hauban. Les diagonales sont aisément liées au gousset par soudure le long d'une fente pratiquée dans le tube. Pour assurer la décomposition des efforts selon les lois de la statique, l'arête de pliure 18 du gousset est située dans le plan moyen 19 de la dalle de chaussée. Le gousset porte en outre les ancrages 20, 21 des armatures 22, 23 de la diagonale 6 et de la dalle supérieure 4.
  • Selon l'invention, la transmission de tous les efforts se fait ainsi selon un cheminement direct en éliminant toute soudure ou tout assemblage travaillant à l'arrachement qui présente toujours un risque potentiel. Dans tous les noeuds inférieur et supérieur de la structure, les goussets continus prévus assurent une interpénétration des membrures et des diagonales pour réaliser le cheminement direct des efforts mentionné ci-dessus.
  • Dans l'équilibre général de l'ouvrage et au voisinage de la partie centrale de la travée principale, des efforts de traction importants apparaissent, soit sous l'effet de diffusion des forces concentrées des haubans, soit sous l'application des surcharges, dans le trois éléments suivants du treillis:
    • ― la membrure supérieure entre les points d'attache des haubans,
    • ― les diagonales orientées dans le prolongement des haubans,
    • ― la membrure inférieure entre les noeuds d'attaches des diagonales ci-dessus.
  • Ces éléments sont signalés par des tirets à la figure 1.
  • Pour assurer l'équilibre du pont sous ces efforts de traction, il est prévu selon l'invention de mettre en oeuvre les trois familles d'armatures de précontrainte suivantes:
    • ― des armatures longitudinales supérieures 23 ancrées dans les goussets supérieurs d'attache des haubans,
    • ― des armatures obliques en V 22 placées à l'intérieur des diagonales tendues; les armatures sont déviées à la partie basse dans la bride de la membrure inférieure et ancrées à la partie supérieure dans le même gousset d'assemblage que ci-dessus,
    • ― des armatures longitudinales inférieures 9 extérieures à la membrure inférieure et précédemment décrites.
  • Les dispositions proposées assurent un transfert direct de toutes les charges et une continuité complète de tous les efforts des haubans, des deux membrures et des diagonales.
  • Lorsque les dimensions transversales du pont l'exigent, on peut être amené à incorporer des éléments de structures complémentaires figurant sur les figures 14 à 17:
    • ― des poteaux intermédiaires 24 permettent de réduire les portées de la chaussée, donc son épaisseur, son poids et ses armatures,
    • ― des pièces de pont transversales 25 réunissant par exemple les deux goussets de raccordement sur les rives pour diviser la dalle de chaussée en panneaux travaillant dans les deux sens longitudinal et transversal.
  • Dans certains ouvrages de portée moyenne (200 à 400 m par exemple), on peut envisager de n'utiliser qu'un seul plan de suspension, tous les haubans étant disposés dans le plan de symétrie du pont. Les figures 18 et 19 donnent deux dispositions possibles, toutes deux faisant partie de l'invention.
  • Dans la disposition de la figure 18, les haubans 2 traversent la membrure supérieure 4 à travers des guides 26 conçus pour amortir les vibrations du système, et viennent s'ancrer dans la membrure inférieure, à l'endroit des noeuds du treillis spatial constitués par le jonction des diagonales avec la membrure inférieure.
  • Dans la disposition de la figure 19, il y a deux membrures inférieures 5 parallèles, et deux treillis spatiaux constitués chacun d'une membrure inférieure, d'une moitié de la membrure supérieure 4 qui est au-dessus de cette membrure inférieure, et de diagonales 6 qui relient chaque membrure inférieure à la moitié de membrure supérieure qui lui correspond. Un contreventement 27 relie les deux membrures inférieures 5 et rigidifie l'ensemble en assurant la continuité du contour extérieur et la stabilité de la section transversale, et la rigidité en torsion du tablier.
  • Enfin, dans les ouvrages de très grande portée (600 à 900 m par exemple), il est vital de réduire le poids du tablier autant que faire se peut. Dans ce but, la dalle de chaussée est elle-même constituée d'une structure mixte comprenant des profilés métalliques continus et du béton disposé entre ceux-ci, la solidarisation des matériaux étant réalisée par une précontrainte orthogonale à la direction des profilés. Le confinement conféré au béton de la dalle par les profilés métalliques permet de réduire à 0,10 m l'épaisseur minimale de la dalle sans risque de poinçonnement sous les charges concentrées des véhicules. Aux figures 20 et 21 on peut voir des profilés métalliques 28, disposés dans le sens longitudinal, et des armatures de précontrainte 29 disposées transversalement, ces profilés et armatures étant placés dans l'épaisseur de la chaussée. Il est clair qu'on peut aussi disposer différemment les profilés et armatures.
  • Conçu essentiellement pour la réalisation de ponts haubannés de grande portée, le procédé conforme à l'invention peut être étendu à la réalisation de portées non haubanées. Le cas se présente lorsqu'une grande travée à réaliser au-dessus d'une brèche ou d'un chenal de navigation est encadrée de viaducs d'accès qui peuvent être avantageusement construits selon les mêmes procédés que l'ouvrage principal.
  • Les figures 22 et 23 décrivent la constitution d'une travée type en élévation et en coupe transversale respectivement.
  • La résistance de flexion longitudinale est conférée dans les membrures par des armatures de précontrainte telles que 23 dans la membrure supérieure et 9 dans la membrure inférieure, complétées en tant que de besoin par des armatures de précontrainte extérieure 30 à tracé polygonal et se recouvrant au droit des appuis constitués par des traverses 31 portées par des piles 32 et adjacentes à des jonctions de diagonales 6 à la membrure supérieure 4. Ces armatures de précontrainte extérieure 30 relient des points 33 situés sur les traverses 31 à proximité de leurs extrémités, c'est-à-dire à proximité de noeuds du treillis spatial constitués par la jonction des diagonales à la membrure supérieure, en passant par des points de déviation 34 qui sont d'autres noeuds du treillis spatial, constitués par la jonction des diagonales à la membrure inférieure.
  • La résistance aux efforts tranchants est complétée par une précontrainte des diagonales telle que 22, selon un mode de réalisation identique à celui qui a été décrit pour une structure haubanée.
  • Du point de vue constructif, les dispositifs de l'invention permettent une réalisation remarquablement simple exposée schématiquement sur les figures 24 à 27.
  • Supposant le tablier construit jusqu'à la configuration représentée sur la figure 24, les étapes ci-après permettent la réalisation de la phase suivante;
    • ― Avancement longitudinal de deux poutres de bordure provisoires 35 situées en rive immédiatement au-dessous des noeuds supérieures d'assemblage. Ces poutres présentent la résistance suffisante pour supporter en porte-à-faux le poids propre d'un nouveau tronçon de charpente sur la distance séparant deux haubans successifs. Chaque poutre présente une longueur un peu supérieure à deux fois la distance ci-dessus. Au centre, la poutre est immobilisée par un pion de centrage 36 et des barres de suspension au droit du dernier hauban posé (figure 24). A l'arrière, la poutre trouve son appui au droit du hauban précédent. On transporte et place par des moyens connus le nouveau tronçon de charpente (membrure supérieure, quatre diagonales et deux goussets supérieurs réunis provisoirement par un palonnier transversal assurant la rigidité spatiale de l'élément) qui repose à sa position définitive sur l'extrémité des deux poutres longitudinales provisoires. On peut accoster la membrure inférieure et solidariser les brides. On immobilise ensuite les goussets supérieurs sur les poutres par des pions (permettant en même temps le réglage du profil en long de l'ouvrage) et des barres de suspension, puis on met en place un nouveau hauban.
    • ― Il est désormais possible de couler le béton de la dalle supérieure dont le poids est porté à l'arrière par la partie déjà construite du tablier et à l'avant par le nouveau hauban dont la tension peut être réglée pour réaliser le profil en long souhaité de l'ouvrage.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits ci-dessus et il est possible d'apporter à ceux-ci des modifications sans sortir du cadre de l'invention, défini par les revendications annexées.

Claims (21)

1. Pont constitué d'un tablier (1) et de moyens (2, 3; 31, 32) pour supporter ce tablier, le tablier comprenant:
― une dalle de circulation,
― une membrure supérieure (4),
― une membrure inférieure (5) formant un élément longitudinal continu,
― des poutres de liaison dites "diagonales" (6) reliant les membrures supérieure et inférieure, dirigées obliquement à la fois par rapport à la verticale et par rapport à la longueur du pont, et formant avec les membrures, un treillis spatial, dans lequel deux diagonales adjacentes qui convergent vers le bas ont leurs axes qui convergent sur l'axe longitudinal de la membrure inférieure (5), et deux diagonales adjacentes qui convergent vers le haut ont leurs axes qui convergent dans le plan moyen (19) de la membrure supérieure (4),
― des armatures de précontrainte disposées pour soumettre à une précontrainte les diagonales qui sont soumises à des efforts de traction importants, caractérisé en ce que la membrure supérieure (4) constitue en elle-même la dalle de circulation, en ce que les armatures de précontrainte (22) de deux diagonales (6) soumises à des efforts de traction importants qui sont concourantes sur la membrure inférieure sont ancrées à leurs deux extrémités aux points de jonction de ces diagonales avec la membrure supérieure (4) et dessinent un V dont le milieu est au point de jonction desdites diagonales avec la membrure inférieure (5).
2. Pont selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties des membrures (4, 5) qui sont soumises à des efforts de traction importants sont précontraintes par des moyens (9, 23) qui sont propres à chacune desdites membrures.
3. Pont selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la membrure inférieure (5) est formée de tronçons successifs assemblés et est pourvue d'armatures longitudinales de précontrainte (9) qui mettent en compression, chacune, plusieurs tronçons assemblés.
4. Pont selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des moyens de mise en précontrainte de la membrure supérieure sont constitués par des armatures de précontrainte (23) reliant entre eux les noeuds du treillis spatial constitués par les points de jonction des diagonales (6) avec ladite membrure supérieure.
5. Pont selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour supporter le tablier sont constitués par des haubans (2) reliant des mâts de support (3) à des noeuds du treillis spatial constitués par les points de jonction des diagonales (6) avec la membrure supérieure (4).
6. Pont selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux membrures inférieures continues (5), et un nombre égal de treillis spatiaux comprenant des diagonales (6) dont les axes convergent sur l'axe d'une membrure inférieure (5), lesdites membrures étant reliées entre-elles par un contreventement (27), ces treillis spatiaux incluant chacun une partie de la membrure supérieure.
7. Pont selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend deux membrures inférieures (5) et deux treillis spatiaux et en ce que les moyens pour supporter le tablier sont constitués par des haubans reliant les noeuds des treillis spatiaux qui sont situés dans le plan axial du pont à ces mâts de support.
8. Pont selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour supporter le tablier sont constitués par des haubans (2) reliant des mâts de support (3) à des noeuds du treillis spatial constitués par les points de jonction des diagonales (6) avec la membrure inférieure (5).
9. Pont selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour supporter le tablier sont constitués par des appuis transversaux (31) sur lesquels repose la membrure supérieure, et il est prévu des armatures de précontrainte (30) supplémentaires qui suivent un tracé polygonal reliant deux appuis transversaux successifs en passant par des points de renvoi (34) situés sur la membrure inférieure.
10. Pont selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites armatures de précontrainte supplémentaires (30) ne sont pas dans le plan axial du pont.
11. Pont selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en en que, pour assurer la jonction entre les diagonales et la membrure inférieure, il est prévu des goussets (12) en tôle pliée, comportant deux ailes qui sont chacune dans un plan longitudinal contenant l'axe de diagonales (6) qui sont fixées sur lui, le gousset étant fixé sur la membrure inférieure de telle façon que l'axe de pliure des ailes du gousset coïncide avec l'axe longitudinal de la membrure inférieure.
12. Pont selon la revendication 11, caractérisé en ce que la membrure inférieure (5) est formée de tronçons successifs assemblés, et au moins certains des goussets (12) sont fixés aux points d'assemblages de tronçons successifs.
13. Pont selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que, pour assurer la jonction entre les diagonales (6) et la membrure supérieure (4), il est prévu des goussets (15) comportant une aile inférieure située dans un plan longitudinal contenant l'axe des diagonales qui sont fixées sur lui, et une aile supérieure qui est fixée sur la membrure supérieure, de telle façon que l'axe de pliure des ailes du gousset se trouve dans le plan médian (19) de la membrure supérieure (4).
14. Pont selon la revendication 13, caractérisé en ce que le gousset (15) porte des points d'ancrage (20) pour des armatures (22) de précontrainte des diagonales (6) et des points d'ancrage (21) pour des armatures (23) de précontrainte de la membrure supérieure (4).
15. Pont selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que la liaison entre le gousset (15) et la membrure supérieure (4) est une liaison béton-acier.
16. Pont selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que l'aile supérieure du gousset (15) a son plan médian situé dans un plan longitudinal contenant l'axe de haubans (2) supportant le pont, ces haubans étant fixés sur ledit gousset.
17. Pont selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'aile supérieure est dédoublée en deux ailes parallèles entre lesquelles est fixé le hauban (2), l'axe de pliure étant dans ce cas constitué par l'intersection des plans médians des ailes supérieure et inférieure.
18. Pont selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que la membrure supérieure constitue une dalle de béton renforcée par des profilés métalliques (28) continus et des armatures de précontrainte (29) disposées perpendiculairement à ces profilés métalliques.
19. Procédé de construction d'un pont selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:
― placer, sur une partie de tablier (1) déjà montée, deux poutres (35) longitudinales de bordure provisoire, de part et d'autre de la membrure supérieure en porte-à-faux d'une longueur au moins égale à la dimension longitudinale d'une maille du treillis spatial, chaque poutre étant maintenue par deux noeuds successifs du treillis spatial déjà monté,
― amener une nouvelle maille du treillis spatial, cette maille comprenant au moins un noeud situé sur la membrure inférieure (5), deux noeuds situés sur la membrure supérieure (4), et les diagonales (6) correspondant à ces noeuds,
― solidariser cette nouvelle maille et la partie de tablier déjà montée, en soutenant la nouvelle maille à l'aide des poutres de bordure provisoire,
― recommencer les opérations en faisant avancer les poutres de bordure provisoire le long de la maille qu'on vient de fixer.
20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que, lors de le solidarisation de le nouvelle maille avec la partie de tablier déjà montée, on fixe également un hauban de suspension sur ladite nouvelle maille.
21. Procédé selon la revendication 19 ou 20, caractérisé en en qu'on utilise des poutres de bordure provisoire pourvues de moyens tels que des plots (36) pour les immobiliser en position correcte par rapport aux mailles du treillis spatial déjà monté.
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