EP0521771B1 - Procédé pour élargir la portée d'une travée de pont - Google Patents

Procédé pour élargir la portée d'une travée de pont Download PDF

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EP0521771B1
EP0521771B1 EP92401855A EP92401855A EP0521771B1 EP 0521771 B1 EP0521771 B1 EP 0521771B1 EP 92401855 A EP92401855 A EP 92401855A EP 92401855 A EP92401855 A EP 92401855A EP 0521771 B1 EP0521771 B1 EP 0521771B1
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EP
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tower
deck
pier
joint beam
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Michel Placidi
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Entreprise Razel Freres SA
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D11/00—Suspension or cable-stayed bridges
    • E01D11/04—Cable-stayed bridges
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method for increasing the length of a span of a bridge formed by an apron carried by abutments and piers, by removing at least one pier.
  • the present invention originates from the search for a solution to the following problem: on the path of separate carriageways, such as motorways or other busy roads, there are a large number of bridges through which a pre-existing track, generally a road, passes over the separate carriageway.
  • Many of these bridges consist of a concrete deck, pre-stressed or not, supported by three piers, one in the central strip which separates the two carriageways, and two piers located on either side of these carriageways.
  • the concrete deck rests at both ends on abutments.
  • the neighboring land slopes, roughly along a natural slope, between the area where the end of the deck rests on the abutment and the vicinity of the foot of the nearest pier.
  • the increase in traffic means that it is often necessary, after a certain number of years of use, increase the width of the roadways of the track that passes under the bridge.
  • the side stacks are an obstacle to this expansion. If these piles were removed, one could without difficulty widen the roadways, by means of, possibly, the installation of congruent holding means to give a steeper slope to the neighboring grounds.
  • the deck must be reinforced to adapt it to a larger span, only the abutments and the central pier can in principle be kept.
  • the invention finds applications in other fields, whenever it is necessary to increase the length of a bridge span by removing a pile supporting the deck of this bridge.
  • the object of the present invention is to provide a solution to this problem, limiting as much as possible the cost of the operation, and reducing the interruptions necessary on the lanes concerned and in particular on the dual carriageway to a very short time.
  • the bridge of the traditional type that is to say formed of an apron resting on the piers, is thus transformed, at least in part, into a bridge of the guyed type.
  • the inner stack normally supports the deck over the entire width thereof, while the shrouds exert their action only at defined points of the width of the deck. It is therefore necessary to stiffen and / or support the deck at the attachment points of the shrouds.
  • the header is then formed from a part of the deck stiffened transversely by the prestressing cables, practically without protruding below the underside of this deck.
  • the roadway supported by the deck is narrow, it is preferable to plan to build two pylons, one on each side of the deck, and place at least one guy between a point on the top of a pylon located on one side of the deck and one end of the trimmer located on the same side of the deck.
  • the track carried by the apron is on two carriageways or can be put on two carriageways.
  • the pylon In the most frequent case, which is that of widening the range of a bridge crossing a dual carriageway, the pylon is placed near a pile intended to remain between two piles intended to be removed, we sets up a trimmer near each of the piles intended to be destroyed, and the shrouds connect the two trimmers by being deflected at the top of the pylon.
  • the pylon to be placed near a abutment, and the shrouds connect the header to a counterweight situated on the opposite side of the pylon, by being deflected on the upper part thereof.
  • FIG. 1 shows a bridge formed by an apron 1 carried by two lateral piers 2 and a central pier 3, and the ends of which rest on abutments 4.
  • Two carriageways 5 each pass between the central pier 3 and a lateral pier 2, and leave between them a central reservation 6, inside which is placed the central pier 3.
  • a ditch 7 passes between each carriageway 5 and a lateral pier 2.
  • the land has a slope 8 close to a natural slope.
  • Figures 2 and 3 show the structure after its transformation according to the method of the invention.
  • lateral "ears" 12 which are concrete blocks, a cross section of which is given in FIG. 4.
  • holes 13 slightly oblique with respect to the horizontal, that is to say they open out on the underside of the apron in the vicinity of the bulkhead of the apron 1, by diamond drilling of its median plane. These holes are preferably drilled in transverse planes symmetrical with respect to the median plane of the pile to be destroyed, and close to this plane.
  • each lug 12 there are provided on the one hand cable passage channels 14 in extension of the holes 13, and on the other hand, channels 15, located in a plane parallel to the median plane of the deck 1, and oblique to the horizontal, that is to say directed towards the upper part of the corresponding pylon 10.
  • the outlet of the channels 14 and 15 to the outside has been formed so as to serve as a fulcrum for anchoring heads 16, 17, for respectively prestressing cables 18 placed in the holes 13 and their extension 14, and on the other hand, for guy wires 19 which connect two ears 12 to each other on the same side of the deck, being deflected to the upper part of the corresponding pylon 10.
  • the tensioning of the cables 18 and the stays 19 is advantageously carried out, at least in part, in a progressive and simultaneous manner, to avoid excessive stresses on the deck.
  • the space is then cleared for setting the desired slope 20 of the land in the vicinity of the abutments 4, moving the ditch 7 into 21, and widening the pavement 5.
  • the series of operations that have been described relates to a bridge whose deck is made of concrete.
  • the invention also applies to the case where the bridge is, in whole or in part, metallic.
  • the ears 12 can be metallic or concrete depending on the circumstances.
  • transverse beam 23 is made of prestressed concrete or metal, and comprises, incorporated at its ends, anchoring points for the shrouds, as described above with regard to the ears 12.

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Description

  • La présente invention est relative à un procédé pour augmenter la longueur d'une travée d'un pont formé d'un tablier porté par des culées et des piles, par suppression d'au moins une pile.
  • La présente invention a pour origine la recherche d'une solution au problème suivant : sur le trajet des voies à chaussées séparées, telles que des autoroutes ou autres voies à grande circulation, on rencontre un grand nombre de ponts par lesquels une voie préexistante, en général une route, passe au-dessus de la voie à chaussées séparées. Un grand nombre de ces ponts est constitué d'un tablier en béton, précontraint ou non, supporté par trois piles, une dans la bande centrale qui sépare les deux chaussées, et deux piles situées de part et d'autre de ces chaussées. Le tablier en béton repose, par ses deux extrémités, sur des culées. Les terrains avoisinants s'inclinent, à peu près suivant un talus naturel, entre la zone où l'extrémité du tablier repose sur la culée et le voisinage du pied de la pile la plus proche.
  • L'augmentation du trafic fait qu'il est souvent nécessaire, après un certain nombre d'années d'usage, d'augmenter la largeur des chaussées de la voie qui passe sous le pont. Les piles latérales constituent un obstacle à cet élargissement. Si ces piles étaient supprimées, on pourrait sans difficulté élargir les chaussées, moyennant, éventuellement, la mise en place de moyens de maintien congrus pour donner une pente plus forte aux terrains avoisinants. Le tablier doit être renforcé pour l'adapter à une portée plus grande, seules les culées et la pile centrale peuvent être en principe conservées. Cependant, si on procède à l'enlèvement du tablier existant et à la mise en place d'un nouveau tablier par glissement à partir de la région d'une des culées, la pile centrale est soumise, pendant ces opérations de glissement, à des efforts transversaux, c'est-à-dire selon la longueur du tablier, qu'elle n'est pas prévue à supporter, et qui risquent de la détruire. On est donc finalement amené à prévoir la destruction complète du pont préexistant, et la construction d'un nouveau pont. Il s'agit donc d'une opération coûteuse, et nécessitant des interruptions de longue durée sur les voies en présence.
  • L'invention trouve cependant des applications dans d'autres domaines, toutes les fois qu'il est nécessaire d'augmenter la longueur d'une travée de pont par suppression d'une pile supportant le tablier de ce pont.
  • La présente invention a pour but d'apporter à ce problème une solution limitant au maximum le coût de l'opération, et réduisant à un temps très faible les interruptions nécessaires sur les voies concernées et en particulier sur la voie à double chaussée.
  • Pour obtenir ce résultat, l'invention fournit un procédé pour augmenter la longueur d'une travée d'un pont formé d'un tablier supporté par des culées et des piles, par suppression d'au moins une pile, ce procédé consistant à procéder aux opérations suivantes :
    • a) construction d'un pylône ayant une partie supérieure qui s'étend au-dessus du niveau du tablier,
    • b) mise en place ou formation d'une poutre transversale, dite "chevêtre", à faible distance du sommet de la pile qu'on veut détruire, le chevêtre étant placé sous le tablier ou traversant la partie inférieure de celui-ci,
    • c) mise en place d'au moins un hauban reliant un point de la partie supérieure du pylône avec un point de chevêtre,
    • d) mise en tension du hauban jusqu'à ce que la composante verticale de la force qu'il exerce sur le chevêtre soit à peu près égale à la réaction verticale de la pile,
    • e) suppression de la pile.
  • Le pont de type traditionnel, c'est-à-dire formé d'un tablier reposant sur les piles, est ainsi transformé, au moins en partie, en un pont de type haubané.
  • On observera que les haubans exercent sur le tablier une force qui est oblique par rapport à la verticale, alors que la pile qu'on va détruire exerce sur ce même tablier, une force verticale. La composante horizontale de la force exercée par le hauban sur le tablier tend à mettre ce tablier en compression, et par conséquent, vient s'ajouter aux forces de précontrainte éventuellement préexistantes, et qui tendent à augmenter la résistance de ce tablier. Etant donné qu'il s'agit en général d'ouvrages de relativement faible portée, et d'autre part que, normalement, il s'agit d'ouvrages en place depuis un temps suffisant pour que le béton, à supposer que le tablier soit en béton, a suffisamment durci, cette augmentation de contrainte dans le sens horizontal peut, sans aucune difficulté, être supportée par le tablier. S'il n'en était pas ainsi, il serait facile de prévoir des câbles de précontrainte longitudinale ou des haubans complémentaires, disposés de façon à compenser la composante horizontale de la force exercée par les premiers haubans.
  • La mise en place du chevêtre est un élément important de l'invention. En effet, la pile intérieure supporte, normalement, le tablier sur toute la largeur de celui-ci, alors que les haubans exercent leur action seulement en des points définis de la largeur du tablier. Il est donc nécessaire de raidir et/ou supporter le tablier aux points d'attache des haubans.
  • Un problème peut survenir à l'occasion de l'exécution du chevêtre. Celui-ci, normalement, sera simplement une poutre transversale en béton ou métallique placée sous le tablier, sensiblement à l'endroit de la pile préexistante. Cependant, il peut arriver que la hauteur sous le tablier ne soit pas suffisante pour permettre la mise en place de cette poutre. Dans ce cas, on prévoit que le chevêtre est constitué par au moins un câble de précontrainte s'étendant d'un bord à l'autre du tablier et, au moins en partie, dans des tubes transversaux forés dans la partie inférieure du tablier.
  • Le chevêtre est alors constitué à partir d'une partie du tablier raidi transversalement par les câbles de précontrainte, pratiquement sans faire saillie au-dessous de la face inférieure de ce tablier.
  • Si la chaussée supportée par le tablier est de faible largeur, il est préférable de prévoir qu'on construit deux pylônes, un de chaque côté du tablier, et on met en place au moins un hauban entre un point de la partie supérieure d'un pylône situé d'un côté du tablier et une extrémité du chevêtre située du même côté du tablier.
  • Dans certains cas cependant, il peut être préférable d'opérer différemment, notamment si la voie portée par le tablier est à deux chaussées ou peut être mise à deux chaussées. Dans ce cas, on peut prévoir qu'on construit un pylône dans le plan axial du pont, et au moins un hauban relié au point de la partie supérieure du pylône avec le milieu du chevêtre, à travers le plan de la face supérieure du tablier.
  • Dans le cas le plus fréquent, qui est celui de l'élargissement de la portée d'un pont franchissant une voie à deux chaussées, le pylône est placé à proximité d'une pile destinée à subsister entre deux piles destinées à être supprimées, on met en place un chevêtre à proximité de chacune des piles destinées à être détruites, et les haubans relient les deux chevêtres en étant déviés à la partie supérieure du pylône.
  • Bien entendu, dans le cas d'une voie inférieure à deux chaussées, la pile conservée est normalement celle qui se trouve dans l'espace central entre chaussées.
  • Dans certains cas particuliers cependant, on peut prévoir que le pylône est placé à proximité d'une culée, et les haubans relient le chevêtre à un contrepoids situé du côté opposé du pylône, en étant déviés sur la partie supérieure de celui-ci.
  • Avantageusement, quand il est prévu deux pylônes et des haubans situés de chaque côté du tablier et quand le tablier est en béton, avant la mise en place du chevêtre, on établit des massifs d'ancrage en béton sur les deux bords du tablier, ces massifs étant dessinés pour contenir les points d'ancrage des extrémités des câbles de précontrainte et des haubans. On limite ainsi au maximum les travaux nécessaires.
  • On observera que, dans le cas d'un pont franchissant une voie à deux chaussées, la plupart des travaux sont faits en dehors des chaussées de la voie surplombée par le pont, et également de la voie qui passe sur le tablier. En effet, le ou les pylônes seront construits sur le terre-plein central, et de part et d'autre du tablier du pont, la mise en place du chevêtre, et éventuellement des massifs d'ancrage dont on vient de parler, se fera à proximité immédiate de la pile destinée à être détruite, c'est-à-dire extérieurement à la chaussée de la voie inférieure et au-dessous de la chaussée de la voie supérieure. Seule la mise en place des haubans peut nécessiter, par précaution, un arrêt momentané de la circulation sur la voie inférieure.
  • L'invention va être exposée de façon plus détaillée à l'aide d'un exemple pratique illustré avec les dessins, parmi lesquels :
    • Figure 1 est une vue en coupe et en élévation de l'ouvrage initial.
    • Figure 2 est une vue similaire à la figure 1 de l'ouvrage transformé conformément au procédé de l'invention.
    • Figure 3 est une vue en perspective partielle du même ouvrage, et
    • Figure 4 est une coupe transversale partielle d'un détail de l'ouvrage.
  • La figure 1 montre un pont formé d'un tablier 1 porté par deux piles latérales 2 et une pile centrale 3, et dont les extrémités reposent sur des culées 4. Deux chaussées 5 passent chacune entre la pile centrale 3 et une pile latérale 2, et laissent entre-elles un terre-plein central 6, à l'intérieur duquel est placée la pile centrale 3. Un fossé 7 passe entre chaque chaussée 5 et une pile latérale 2. Entre chaque culée 4 et la pile latérale 2 avoisinante, le terrain présente une pente 8 voisine d'un talus naturel.
  • Les figures 2 et 3 montrent l'ouvrage après sa transformation selon le procédé de l'invention. Deux pylônes 10, placés de part et d'autre de la pile centrale 3, ont été édifiés dans le terre-plein central, et fondés sur des pieux 11.
  • On a formé, au droit des piles latérales 2, et sur le bord extérieur du tablier, des "oreilles" latérales 12, qui sont des massifs en béton dont une coupe transversale est donnée à la figure 4. Préalablement à la remise en place des oreilles 12, on a pratiqué dans la masse du tablier 1, par forage au diamant, des trous 13, légèrement obliques par rapport à l'horizontale, c'est-à-dire qu'ils débouchent sur la face inférieure du tablier au voisinage de son plan médian. Ces trous sont forés, de préférence, dans des plans transversaux symétriques par rapport au plan médian de la pile à détruire, et à proximité de ce plan.
  • Dans la masse de chaque oreille 12, ont été prévus d'une part des canaux de passage de câbles 14 en prolongement des trous 13, et d'autre part, des canaux 15, situés dans un plan parallèle au plan médian du tablier 1, et obliques par rapport à l'horizontale, c'est-à-dire dirigés vers la partie supérieure du pylône 10 correspondant. Le débouché des canaux 14 et 15 à l'extérieur a été formé de façon à servir de point d'appui pour des têtes d'ancrage 16, 17, pour respectivement des câbles de précontrainte 18 placés dans les trous 13 et leur prolongement 14, et d'autre part, pour des haubans 19 qui relient entre elles deux oreilles 12 du même côté du tablier, en étant déviés à la partie supérieure du pylône 10 correspondant.
  • On va décrire ci-après chacune des étapes du procédé, en indiquant à chaque fois la position où se fait l'opération par rapport aux chaussées des voies intéressées :
    • a) opération à faire sur le terre-plein central, avec accès du personnel depuis le tablier :
      • 1 - fondation des deux pylônes, soit par pieux forés ou battus, comme représenté à la figure 2, soit par confection d'une semelle,
      • 2 - construction des deux pylônes.
    • b) opérations à faire sur les bas-côtés de la voie inférieure, donc avec accès par l'extérieur :
      • 3 - perforation des trous 13 pour les câbles 18 destinés à constituer le chevêtre incorporé.
      • 4. Bétonnage des oreilles latérales 12.
      • 5. Mise en tension des câbles 18 pour constituer les chevêtres incorporés.
    • c) opération à faire depuis le tablier.
      Mise en place des haubans entre les oreilles 12 et le sommet des pylônes 10.
    • d) opérations à faire depuis les bas côtés :
      • 7. Mise en tension des haubans 19 par action sur les têtes d'ancrage 17.
      • 8. Démolition des piles latérales.
  • La mise en tension des câbles 18 et des haubans 19 s'effectue avantageusement, au moins en partie, de façon progressive et simultanée, pour éviter des contraintes trop fortes sur le tablier.
  • La place est alors dégagée pour la mise à la pente désirée 20 du terrain au voisinage des culées 4, le déplacement en 21 du fossé 7, et l'élargissement 22 de la chaussée 5.
  • La suite d'opérations qu'on a décrites se rapporte à un pont dont le tablier est en béton. Bien entendu, l'invention s'applique aussi au cas où le pont est, en totalité ou en partie, métallique. En particulier, les oreilles 12 peuvent être métalliques ou en béton selon les circonstances.
  • En variante, si on dispose d'une hauteur suffisante sous le tablier, il peut être plus simple de constituer le chevêtre par une poutre transversale, ou plutôt deux poutres placées de part et d'autre de la pile 2 à supprimer, comme représenté en 23 à la figure 2. Cette poutre transversale 23, également, est en béton précontraint ou en métal, et comporte, incorporés à ses extrémités, des points d'ancrage pour les haubans, comme cela est décrit plus haut à propos des oreilles 12.

Claims (8)

  1. Procédé pour augmenter la longueur d'une travée d'un pont formé d'un tablier (1) supporté par des culées (4) et des piles (2, 3), par suppression d'au moins une pile (2),
       caractérisé en ce qu'on procède aux opérations suivantes :
    a) construction d'un pylône (10) ayant une partie supérieure qui s'étend au-dessus du niveau du tablier,
    b) mise en place ou formation d'une poutre transversale, dite "chevêtre" (18, 23), à faible distance du sommet de la pile qu'on veut détruire, le chevêtre étant placé sous le tablier ou traversant la partie inférieure de celui-ci,
    c) mise en place d'au moins un hauban (19) reliant un point de la partie supérieure du pylône avec un point du chevêtre,
    d) mise en tension du ou des hauban(s) (19) jusqu'à ce que la composante verticale de la force qu'il(s) exerce(nt) sur le chevêtre soit à peu près égale à la réaction verticale de la pile,
    e) suppression de la pile (2).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chevêtre est constitué par au moins un câble de précontrainte (18) s'étendant d'un bord à l'autre du tablier et, au moins en partie, dans des tubes transversaux (13) forés dans la partie inférieure du tablier.
  3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chevêtre est une poutre transversale en béton ou métallique (23) placée sous le tablier.
  4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu on construit deux pylônes (10), un de chaque côté du tablier, et on met en place au moins un hauban (19) entre un point de la partie supérieure d'un pylône situé d'un côté du tablier et une extrémité du chevêtre située du même côté du tablier.
  5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on construit un pylône dans le plan axial du pont, et au moins un hauban relie au point de la partie supérieure du pylône avec le milieu du chevêtre, à travers le plan de la face supérieure du tablier.
  6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le pylône est placé à proximité d'une pile (3) destinée à subsister entre deux piles (2) destinées à être supprimées, on met en place un chevêtre à proximité de chacune des piles destinées à être détruites, et les haubans relient les deux chevêtres en étant déviés à la partie supérieure du pylône.
  7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le pylône (10) est placé à proximité d'une culée, et les haubans relient le chevêtre à un contrepoids situé du côté opposé du pylône, en étant déviés sur la partie supérieure de celui-ci.
  8. Procédé selon les revendications 2 et 4 prises ensemble, et dans lequel le tablier est en béton, caractérisé en ce qu'avant la mise en place du chevêtre, on établit des massifs d'ancrage (12) en béton sur les deux bords du tablier, ces massifs étant dessinés pour contenir les points d'ancrage des extrémités (16, 17) des câbles de précontrainte (18) et des haubans (19).
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