EP1065317A1 - Câble de suspension pour pont suspendu - Google Patents

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EP1065317A1
EP1065317A1 EP00401874A EP00401874A EP1065317A1 EP 1065317 A1 EP1065317 A1 EP 1065317A1 EP 00401874 A EP00401874 A EP 00401874A EP 00401874 A EP00401874 A EP 00401874A EP 1065317 A1 EP1065317 A1 EP 1065317A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
strands
strand
nut
suspension
stop
Prior art date
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Granted
Application number
EP00401874A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1065317B1 (fr
Inventor
Louis Demilecamps
Gérard Rousier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GTM Construction SAS
Original Assignee
GTM Construction SAS
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Publication date
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Publication of EP1065317A1 publication Critical patent/EP1065317A1/fr
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Publication of EP1065317B1 publication Critical patent/EP1065317B1/fr
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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions
    • E04C5/12—Anchoring devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/14—Towers; Anchors ; Connection of cables to bridge parts; Saddle supports

Definitions

  • the present invention relates to a suspension cable for a suspension bridge, of the type comprising several multi-wire steel strands, which are anchored at their two ends ends at anchor points provided on the bridge infrastructure, at least one attachment device being provided at at least one end of the cable for the attachment of at least one group of strands of the cable to one of said anchoring points, said attachment device comprising a body capable of receiving a group of strands of the cable and retain them in a longitudinal direction of the cable, and capable of receive one end of at least one anchor bar and hold it in the direction opposite longitudinal of said cable.
  • the suspension cables known up to now are generally produced using either of two techniques.
  • a first known technique consists in use individual galvanized steel wires, which are arranged parallel to each other to others.
  • the suspension cables produced using this first technique have good mechanical properties (tensile strength 1770 Mpa and elasticity module E of 210 Gpa for 5 mm steel wires of diameter).
  • tensile strength 1770 Mpa and elasticity module E of 210 Gpa for 5 mm steel wires of diameter.
  • it is not uncommon use 7 to 8,000 or more steel wires for each suspension cable.
  • the operations for placing the steel wires are therefore very long and require a sophisticated and important material.
  • a second technique for constructing suspension cables consists in use at least one multi-wire and multi-layer strand for each cable, in general several multi-wire and multi-layer strands.
  • Each strand is usually composed at least 37 steel wires, and it is not uncommon for it to consist of a number still largest son, can reach or exceed one hundred son.
  • Such strands multi-wire and multi-layer are very heavy and their handling is difficult and complicated, further requiring heavy handling and lifting equipment power to allow their installation on the bridge infrastructure, in especially at the top of the pylons of it.
  • the suspension cables composed of multi-wire and multi-layer strands have less mechanical properties good and less homogeneous than suspension cables composed of wires individual parallel.
  • the suspension cables thus produced have a modulus of elasticity which is lower than that of the steel entering their constitution, and which also has a random value (this value can vary within a plus or minus 10% range on the same batch of cables).
  • This is how their modulus of elasticity E can be between 150 and 190 Gpa, and the resistance average at break is usually around 1650 Mpa.
  • the strands multi-wire and multi-layer are relatively expensive (15 to 16 F / kg).
  • the anchoring operations to be carried out at the ends of the known suspension are very long and penalize the execution time of the site.
  • the technique of anchoring the ends of a suspension cable consists generally to submit the end of the cable or of each of the strands which the make up, first of all, an operation called “crimping” or “wigging”. This operation consists of fraying the end of the cable or strand and giving the end of each wire forms a hook. It is easy to see that if the cable has a large number of multi-layer and multi-layer wires and / or strands, this crimping operation is very long to execute. Then after the end of the cable has been "crimped", it is subjected to an operation called "pelletizing".
  • This last operation consists of placing a steel base around the crimped end of the cable or of each of the strands, this base having the shape of a socket whose internal channel has a narrow part with a diameter corresponding to that of the cable or to that a multi-wire and multi-layer strand of the cable, and a flared part intended to receive the crimped end of said cable or said strand.
  • the base is then fixed at the end crimped by pouring into the flared part of the socket channel an appropriate agent sealing, such as molten metal, cement grout or resin (see document FR 812.895).
  • US Patent 3,864,776 describes a suspension bridge and it relates more particularly an anchoring device for a suspension cable of such a bridge.
  • the anchor is suitable for use with cable strands in parallel, strands of twisted cable or strands or parallel wires prefabricated, in other words with the different kinds of cables usually used to make suspension cables.
  • this document simply states that they are made up of several wires, without indicate the number.
  • the means used in the various embodiments of the anchoring device described in this document are relatively heavy, bulky and complex. It would be economically unrealistic to use them with strands of seven wires, which individually have a relatively force-transmitting capacity weak and not justifying the "heavy" means of anchoring described in this document.
  • the latter expressly indicates that the complexity of the dimension of elements is hard to imagine from the drawings.
  • the present invention therefore aims to provide a cable for suspending the type defined in the preamble, which is less expensive and easier to install than known suspension cables.
  • each strand of the cable is a prestressing strand comprising seven steel wires fitted with sacrificial anti-corrosion protection.
  • the suspension cable according to the invention T16-1770 MPa type prestressing strands with seven steel wires galvanized 5 mm in diameter. With such strands, there is resistance to rupture of 1770 Mpa and modulus of elasticity E of 195 Gpa, i.e. properties mechanical as good as a single wire suspension cable parallel.
  • the seven-wire prestressing strands can be manufactured with good reproducibility, that is to say that the strands of the same production batch have mechanical characteristics having substantially the same values. The designer of the bridge is therefore not obliged to adopt safety factors too important than in the case where multi-wire and multi-layer strands are used.
  • galvanized steel seven-wire strands have a price per kilo about 2.5 times lower than that of multi-wire and multi-layer strands.
  • the seven-wire prestressed strands of galvanized steel are significantly lighter than the commonly used multi-wire and multi-layer strands for making the suspension cables. As a result, their installation is significantly easier and faster and requires less lifting equipment complicated and less powerful than in the case of multi-wire and multi-layer strands.
  • Galvanized steel seven-wire prestressing strands are already known for at least ten years and widely used in the field of manufacture of prestressed concrete structures, including bridges.
  • the invention therefore also aims to provide means which are at the both compact and able to anchor a suspension cable according to the invention, composed of several prestressing strands with seven steel wires, at anchor points provided on the infrastructure of a suspension bridge.
  • the suspension bridge 1 shown in Figure 1 includes two pylons 2 and 3 carried respectively by batteries 4 and 5, and an apron 6 suspended by several lines 7 to two suspension cables 8 (only one of the two cables is visible in the figure 1). At their lower end, the lines 7 are attached to the apron 6, while at their upper end they are attached to collars 9 carried by each of the two suspension cables 8. Each cable 8 passes over chairs (not shown) at the top of pylons 2 and 3, and its ends are anchored to solid masses anchors 11 and 12 provided on the infrastructure of bridge 1.
  • each suspension cable 8 consists of several multi-wire strands 13 in steel.
  • each strand 13 is a strand of a type usually used in the prestressing field, with seven wires 14 (see figure 5) in steel with sacrificial anti-corrosion protection.
  • each strand 13 is a strand of the T16-1770 Mpa type with seven galvanized steel wires.
  • the number strands 13 used to form each suspension cable 8 can vary within a large measure. This number depends mainly on the length and weight of the deck 6 of deck 1. For a bridge of some importance, the number of strands 13 may be several hundred or more than a thousand.
  • each cable 8 comprises at least one hooking device 15 (figures 2, 3 and 4) allowing a group of strands 13 of the cable 8 to be attached to one or the other anchor blocks 11 and 12. Since in the majority of cases each suspension cable 8 will include a very large number of parallel strands 13, the strands of each cable 8 will therefore be divided into several groups and each group of strands will be associated with at least one attachment device 15, preferably two hanging devices, one at each end of the strand group.
  • each attachment device 15 which will be described in detail below, allows the strands 13 to be hooked from a group of strands to one 16b of the ends of an anchor bar 16, the other end 16a of which may be anchored to one or other of the two anchor blocks, for example the anchor block 12.
  • the anchor block 12 constituted for example by a structure in concrete, has several through holes 17 (one for each anchor bar 16).
  • Each hole 17 is slightly conical, the larger diameter end of hole 17 located on the side of the hanging device 15.
  • a metal support plate 18, for example of steel which has a hole 19 aligned with the hole 17 and a spherical bearing surface 21 around of the outlet orifice of the hole 19.
  • the anchor bar 16 is threaded into the holes aligned 17 and 19 and its end 16a which projects beyond the outlet of the hole 19 is threaded and carries a nut 22 with a spherical bearing surface, which bears on the spherical surface 21 of the support plate 18.
  • this can be covered with a cover 23 which is fixed by screws 24 to the support plate 18.
  • the cover 23 may advantageously include an injection orifice 25 through which a corrosion protection agent 26 such as, for example, wax, grease, pitch, cement grout or an appropriate resin can be injected into the cover 23 and also in the hole 17 through a channel 27 drilled obliquely in the support plate 18 and putting the inside of the cover 23 in communication with the hole 17.
  • a corrosion protection agent 26 such as, for example, wax, grease, pitch, cement grout or an appropriate resin
  • the injection orifice 25 can be closed by means of a plug 28 and the large diameter end of the hole 17 can be closed with a suitable seal 29.
  • support plate 18 can be common to several bars anchor 16. In this case, plate 18 will have a greater extent than that shown in Figure 2 and it will have several holes 19, one for each anchor bar 16 associated with it.
  • the device attachment 15 comprises a nut 31 capable of receiving and retaining the strands 13 of a group of strands of the suspension cable 8, and also of receiving and retaining the end 16b of the anchor bar 16.
  • the nut 31 is constituted by a body in steel, which for example has a generally cylindrical shape (Figure 5) with two faces end 31a and 31b parallel to each other and substantially flat and perpendicular to the longitudinal axis of the strands 13.
  • In the peripheral surface 31e of the body of the nut 31 are formed several notches 32, for example new notches as shown in figure 5.
  • Each notch extends from one side end 31a to the other end face 31b of the nut 31 and receives one of the strands 13 of the group of strands mentioned above which, in this case, therefore comprises nine strands.
  • each stop 33 can be constituted by a steel sleeve which is fixed to the corresponding strand 13 by spinning or crimping, according to a technique well known in the field of prestressing.
  • each stop may be constituted by a 33 'steel bush ( Figure 6) which is fixed to the corresponding strand 13 by conical keys 34 according to a technique also well known in the field of prestressing.
  • each stop 33 (or 33 ') is supported on the end face 31b of the nut 31 by means of a pressure distribution ring 35 in steel.
  • a washer 36 made of a softer metal, for example aluminum, can be provided between each stop 33 and the corresponding ring 35, in order to compensate possible slight defects in parallelism between the mutual contact surfaces of the stop 33 of ring 35.
  • an obviously 37 can be advantageously formed in the end face 31b of the nut 31 at each place where a stop 33 (or the ring 35, if provided) bears on said end face 31b, as shown in Figures 3 and 5. Under these conditions, in service, when the stop 33 or, if present, the ring 35 is engaged in the recess 37, it cooperates with the side wall of this obviously to prevent the strand 13 corresponding to radially exit from the notch 32.
  • each notch 32 is preferably slightly in downward slope from the end face 31b to the end face 3a.
  • each notch 32 is slightly deeper on the side of the face end 31a only on the side of the end face 31b.
  • the bottom of each obviously 37 which serves as a bearing surface for the ring 35 or for the stop 33, has a slightly spherical surface, like the corresponding facing surface of the ring 35 or stop 33.
  • the anchor bar 16 and the nut 31 can be fixed to each other or retained with respect to each other at least in the direction tending to oppose the internal tension of the strands 13 of the suspension cable 8.
  • the nut 31 has in its middle a hole 38 internally threaded, into which can be engaged and screwed the end 16b of the anchor bar 16, which has a male thread, as shown in Figures 3 and 4.
  • a waterproof rigid envelope 39 in two parts 39a and 39b.
  • the part 39a of the envelope 39 is carried by the strands 13 of the group of strands and has for this purpose nine pipes or chimneys 41 (one for each strand 13) having an inside diameter corresponding to the outside diameter of each strand.
  • the part 39b of the envelope 39 is carried by the anchor bar 16 and comprises at this indeed an orifice 42 whose diameter corresponds to the outside diameter of the bar 16.
  • the two parts 39a and 39b of the casing 39 have respective flanges assembly, which can be fixed to each other by several bolt assemblies and nuts 43.
  • each of the two parts 39 a and 39b of the envelope 39 comprises a tubing 44a or 44b respectively, which can be closed by a plug 45a or 45b respectively.
  • One of the two pipes 44a and 44b serves as an injection orifice to inject into the empty spaces inside the envelope 39, after assembly of its two parts 39a and 39b, a corrosion protection agent 46, such as e.g. wax, grease, pitch, cement grout or resin appropriate.
  • the nut 31 could have a number of notches smaller or larger than new.
  • the bar 16 can retain the nut 31 by means of a retaining head carried by the end corresponding to the anchor bar 16 and bearing against the end face 3 the nut 31.
  • Said retaining head can be formed integrally with the anchor bar 16 or it can be formed by a nut screwed onto a formed thread on the end of said anchor bar.

Landscapes

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Abstract

Ce câble de suspension pour pont suspendu, comprend plusieurs torons multifils (13) en acier, qui sont ancrés à leurs deux extrémités à des points d'ancrage (12) prévus sur l'infrastructure du pont, chaque toron (13) du câble étant un toron de précontrainte comportant sept fils d'acier munis d'une protection sacrificielle anti-corrosion. Il comporte en outre au moins un dispositif d'accrochage (15) à au moins une de ses extrémités pour son accrochage à l'un desdits points d'ancrage (12), ledit dispositif d'accrochage (15) comportant une noix cylindrique (31) ayant, dans sa périphérie, des encoches capables de recevoir chacune un toron d'un groupe de torons (13) du câble et de les retenir dans un sens longitudinal du câble, et un trou central capable de recevoir une extrémité (16b) d'une barre d'ancrage (16) et de la retenir dans le sens longitudinal opposé dudit câble. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un câble de suspension pour pont suspendu, du type comprenant plusieurs torons multifils en acier, qui sont ancrés à leurs deux extrémités à des points d'ancrage prévus sur l'infrastructure du pont, au moins un dispositif d'accrochage étant prévu à au moins une des extrémités du câble pour l'accrochage d'au moins un groupe de torons du câble à l'un desdits points d'ancrage, ledit dispositif d'accrochage comportant un corps capable de recevoir un groupe de torons du câble et de les retenir dans un sens longitudinal du câble, et capable de recevoir une extrémité d'au moins une barre d'ancrage et de la retenir dans le sens longitudinal opposé dudit câble.
Les câbles de suspension connus jusqu'à présent sont généralement fabriqués selon l'une ou l'autre de deux techniques. Une première technique connue consiste à utiliser des fils individuels en acier galvanisé, qui sont disposés parallèlement les uns aux autres. Les câbles de suspension fabriqués selon cette première technique présentent de bonnes propriétés sur le plan mécanique (résistance à la rupture de 1770 Mpa et module d'élasticité E de 210 Gpa pour des fils d'acier de 5 millimètres de diamètre). Toutefois, pour des ponts de quelque importance, il n'est pas rare qu'il faille utiliser pour chaque câble de suspension 7 à 8.000 fils d'acier ou plus. Les opérations de mise en place des fils d'acier sont donc très longues et nécessitent un matériel sophistiqué et important.
Une seconde technique de construction des câbles de suspension consiste à utiliser pour chaque câble au moins un toron multifils et multicouches, en général plusieurs torons multifils et multicouches. Chaque toron se compose usuellement d'au moins 37 fils d'acier, et il n'est pas rare qu'il se compose d'un nombre encore plus grand de fils, pouvant atteindre ou dépasser la centaine de fils. De tels torons multifils et multicouches sont très lourds et leur manipulation est difficile et compliquée, nécessitant en outre des matériels de manutention et de levage de forte puissance pour permettre leur mise en place sur les infrastructures du pont, en particulier en haut des pylônes de celui-ci. En outre, les câbles de suspension composés de torons multifils et multicouches ont des propriétés mécaniques moins bonnes et moins homogènes que les câbles de suspension composés de fils individuels parallèles. En raison du fait que les torons multifils et multicouches peuvent être composés de fils d'acier ayant des diamètres différents et en raison même de leur structure multicouches, les câbles de suspension ainsi fabriqués ont un module d'élasticité qui est plus faible que celui de l'acier entrant dans leur constitution, et qui a de plus une valeur aléatoire (cette valeur peut varier dans une fourchette de plus ou moins 10 % sur un même lot de câbles). C'est ainsi que leur module d'élasticité E peut être compris entre 150 et 190 Gpa, et la résistance moyenne à la rupture est usuellement de l'ordre de 1650 Mpa. En outre, les torons multifils et multicouches sont relativement chers (15 à 16 F/kg).
En outre, les opérations d'ancrage à effectuer aux extrémités des câbles de suspension connus sont très longues et pénalisent les délais d'exécution du chantier. En effet, la technique d'ancrage des extrémités d'un câble de suspension consiste généralement à soumettre l'extrémité du câble ou de chacun des torons qui le composent, tout d'abord à une opération dite de "frisure" ou "perruquage". Cette opération consiste à effilocher l'extrémité du câble ou du toron et à donner à l'extrémité de chaque fil la forme d'un crochet. On conçoit aisément que si le câble comporte un grand nombre de fils et/ou de torons multifils et multicouches, cette opération de frisure soit très longue à exécuter. Ensuite, après que l'extrémité du câble a été "frisée", elle est soumise à une opération dite "culottage". Cette dernière opération consiste à placer un culot en acier autour de l'extrémité frisée du câble ou de chacun des torons, ce culot ayant la forme d'une douille dont le canal interne comporte une partie étroite d'un diamètre correspondant à celui du câble ou à celui d'un toron multifils et multicouches du câble, et une partie évasée destinée à recevoir l'extrémité frisée dudit câble ou dudit toron. Le culot est ensuite fixé à l'extrémité frisée en coulant dans la partie évasée du canal de la douille un agent approprié de scellement, tel qu'un métal fondu, un coulis de ciment ou une résine (voir le document FR 812.895).
Le brevet US 3.864.776 décrit un pont suspendu et il concerne plus particulièrement un dispositif d'ancrage pour un câble de suspension d'un tel pont. Ce document indique que l'ancrage est adapté pour être utilisé avec des torons de câble en parallèle, des torons de câble torsadés ou des torons ou des fils parallèles préfabriqués, autrement dit avec les différentes sortes de câbles usuellement utilisés pour réaliser des câbles de suspension. Dans le cas où des torons sont utilisés, ce document indique simplement qu'ils sont constitués par plusieurs fils, sans en indiquer le nombre. Les moyens mis en oeuvre dans les divers modes de réalisation du dispositif d'ancrage décrit dans ce document sont relativement lourds, volumineux et complexes. Il serait économiquement irréaliste de les utiliser avec des torons à sept fils, qui ont individuellement une capacité de transmission d'effort relativement faible et ne justifiant pas les moyens "lourds" d'ancrage décrits dans ce document. D'ailleurs, ce dernier indique expressément que l'énormité de la dimension des éléments est difficile à imaginer à partir des dessins.
La présente invention a donc pour but de fournir un câble de suspension du type défini en préambule, qui soit moins coûteux et plus facile à mettre en place que les câbles de suspension connus.
A cet effet, le câble de suspension selon l'invention est caractérisé en ce que chaque toron du câble est un toron de précontrainte comportant sept fils d'acier munis d'une protection sacrificielle anti-corrosion.
En particulier, on peut utiliser pour le câble de suspension selon l'invention des torons de précontrainte du type T16-1770 MPa comportant sept fils en acier galvanisé de 5 millimètres de diamètre. Avec de tels torons, on a une résistance à la rupture de 1770 Mpa et module d'élasticité E de 195 Gpa, c'est-à-dire des propriétés mécaniques aussi bonnes que celles d'un câble de suspension à fils individuels parallèles. En outre, les torons de précontrainte à sept fils peuvent être fabriqués avec une bonne reproductibilité, c'est-à-dire que les torons d'un même lot de fabrication présentent des caractéristiques mécaniques ayant sensiblement les mêmes valeurs. Le concepteur du pont n'est donc pas obligé d'adopter des coefficients de sécurité aussi importants que dans le cas où on utilise des torons multifils et multicouches. Cela permet d'utiliser un plus petit nombre de torons, l'économie réalisée représentant environ 5 % en poids. En outre, les torons à sept fils en acier galvanisé ont un prix au kilo environ 2,5 fois plus faible que celui des torons multifils et multicouches.
En outre, les torons de précontrainte à sept fils en acier galvanisé sont nettement plus légers que les torons multifils et multicouches habituellement utilisés pour la réalisation des câbles de suspension. Il en résulte que leur mise en place est nettement plus facile et plus rapide et nécessite des matériels de levage moins compliqués et moins puissants que dans le cas des torons multifils et multicouches.
Les torons de précontrainte à sept fils en acier galvanisé sont connus déjà depuis au moins une dizaine d'années et largement utilisés dans le domaine de la fabrication des ouvrages en béton précontraint, y compris des ponts.
Il a aussi été proposé d'utiliser des torons à sept fils d'acier galvanisé pour la fabrication des haubans de ponts à haubans. Les torons sont ancrés mécaniquement sur une tête unique d'ancrage. Chaque toron est entouré d'une gaine de protection en une matière plastique telle que le polyéthylène ou une polyamide, ou en un métal tel que l'aluminium ou l'acier inoxydable. De tels haubans sont notamment décrits dans les références bibliographiques suivantes, dont certaines sont extraites d'actes de congrès traitant aussi de ponts suspendus :
  • "Le Pont de Brotonne" par J. Muller et al., dans 8ème congrès international de la précontrainte, Londres, 1978 ;
  • "Un fléau tourne sur l'Isère", dans le Moniteur-Matériels de chantier-septembre 1991 ;
  • "Stay Cable Advanced Technology-Wandre Bridge" par J.C. Percheron, dans IABSE 30ème congrès-Helsinki, juin 1988-Contributions du Groupe Français ;
  • "Développement de haubans pour grands ponts", par P.E. Mondorf, dans "la Technique française du béton précontraint-9ème congrès international de la FIP, Stockholm, 1982".
  • Brevets EP 0 260 163, FR 2.516.573, EP 0 323 285 de la société FREYSSINET ;
  • Demande internationale de brevet WO 00/23654 de la société DUMEZ-GTM ;
  • Certificat d'addition FR 2.346.517 de la Société Technique pour l'Utilisation de la Précontrainte (S.T.U.P.).
Le dernier document (FR 2.346.517) indique expressément qu'on a constaté que les armatures constituées par des torons de ce genre, c'est-à-dire comprenant un fil axial d'acier autour duquel six fils d'acier sont enroulés en spirales à grand pas, n'ont pas une résistance parfaitement satisfaisante aux efforts alternés de grande amplitude. Pour remédier à cet inconvénient, ce document propose d'utiliser un tirant dans lequel chaque armature est constituée essentiellement par une pluralité de fils d'acier parallèles et juxtaposés. Manifestement, ce document n'incite pas l'homme de l'art à utiliser des torons à sept fils pour la construction de haubans.
Malgré l'abondance et l'ancienneté des publications traitant de l'utilisation de torons à sept fils d'acier pour la construction de haubans, aucune application de ces torons au domaine pourtant voisin des câbles de suspension pour ponts suspendus n'a, à la connaissance de la Demanderesse, été réalisée, ce qui montre que, pour l'homme de l'art, le saut technologique n'était pas évident.
Cela tient peut être au fait qu'un câble de suspension pour pont suspendu ne travaille pas de la même manière qu'un hauban pour pont haubané, en particulier en raison des efforts auxquels le câble de suspension est soumis de la part des nombreuses suspentes qui relient le câble de suspension au tablier du pont.
Cela tient peut être aussi au fait que les techniques connues d'ancrage utilisées avec les câbles de suspension classiques sont inadaptées pour les torons de précontrainte à sept fils en acier et que les techniques d'ancrage utilisées dans le domaine de la précontrainte ne sont pas non plus adaptées pour l'ancrage des torons d'un câble de suspension.
L'invention a donc également pour but de fournir des moyens qui soient à la fois compacts et aptes à ancrer un câble de suspension selon l'invention, composé de plusieurs torons de précontrainte à sept fils d'acier, à des points d'ancrage prévus sur l'infrastructure d'un pont suspendu.
Dans ce but, le câble de suspension selon l'invention présente également une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
  • le corps du dispositif d'accrochage est constitué par une noix en acier ayant deux faces d'extrémité parallèles l'une à l'autre et une surface périphérique cylindrique entre les deux faces d'extrémité, plusieurs encoches étant formées dans ladite surface périphérique et s'étendant d'une face d'extrémité à l'autre de la noix pour recevoir chacune un toron dudit groupe de torons, chaque toron dudit groupe de torons étant pourvu d'une butée à au moins une de ses extrémités, l'une des deux faces d'extrémité de la noix servant de face d'appui pour les butées des torons dudit groupe de torons,
  • ladite butée est un manchon en acier qui est fixée au toron par filage ou sertissage,
  • ladite butée est une douille en acier fixée au toron par des clavettes coniques,
  • une bague de répartition de pression est interposée entre chaque butée et ladite face d'extrémité servant de face d'appui,
  • un évidemment est formé dans ladite face d'appui à chaque endroit où une butée ou la bague de répartition de pression correspondante prend appui sur ladite face d'appui, afin de retenir transversalement ladite butée ou ladite bague de répartition de pression,
  • la noix comporte un trou central apte à recevoir une première extrémité de la barre d'ancrage ; la noix et/ou la première extrémité de la barre d'ancrage porte un moyen de retenue pour maintenir ladite première extrémité de la barre d'ancrage dans ledit trou de la noix,
  • il est prévu à titre de moyen de retenue, un filetage femelle dans ledit trou et un filetage mâle sur la première extrémité de la barre d'ancrage,
  • la seconde extrémité de la barre d'ancrage est filetée et porte un écrou apte à servir de butée pour venir en appui sur une plaque d'appui prévue audit point d'ancrage sur l'infrastructure du pont,
  • ledit dispositif d'accrochage est entouré d'une enveloppe rigide étanche en deux parties qui sont portées respectivement par la barre d'ancrage et par ledit groupe de torons et qui sont assemblées l'une à l'autre de manière détachable, et les espaces vides dans ladite enveloppe sont remplis d'une matière protectrice anti-corrosion.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés sur lesquels :
  • la figure 1 représente, de façon schématique et en élévation latérale, un pont suspendu dans lequel la présente invention peut être mise en oeuvre ;
  • la figure 2 montre, en coupe longitudinale, un dispositif pour l'ancrage d'un groupe de torons multifils composant, en partie, un câble de suspension du pont suspendu de la figure 1 ;
  • la figure 3 est une vue éclatée montrant, à plus grande échelle et en coupe longitudinale, un dispositif d'accrochage faisant partie du dispositif d'ancrage de la figure 2 ;
  • la figure 4 montre le dispositif d'accrochage de la figure 3 à l'état assemblé ;
  • la figure 5 est une vue en bout d'une noix d'accrochage faisant partie du dispositif d'accrochage de la figure 3 ;
  • la figure 6 montre l'une des extrémités d'un toron multifils du câble de suspension, avec sa butée selon un autre mode de réalisation de l'invention.
Le pont suspendu 1 montré dans la figure 1 comprend deux pylônes 2 et 3 portés respectivement par des piles 4 et 5, et un tablier 6 suspendu par plusieurs suspentes 7 à deux câbles de suspension 8 (un seul des deux câbles est visible dans la figure 1). A leur extrémité inférieure, les suspentes 7 sont attachées au tablier 6, tandis qu'à leur extrémité supérieure elles sont attachées à des colliers 9 portés par chacun des deux câbles de suspension 8. Chaque câble 8 passe sur des chaises (non montrées) au sommet des pylônes 2 et 3, et ses extrémités sont ancrées à des massifs d'ancrage 11 et 12 prévus sur l'infrastructure du pont 1.
Chaque câble de suspension 8 est constitué de plusieurs torons multifils 13 en acier. Conformément à la présente invention, chaque toron 13 est un toron d'un type habituellement utilisé dans le domaine de la précontrainte, à sept fils 14 (voir figure 5) en acier munis d'une protection sacrificielle anti-corrosion. Par exemple, chaque toron 13 est un toron du type T16-1770 Mpa à sept fils en acier galvanisé. Le nombre des torons 13 utilisés pour former chaque câble de suspension 8 peut varier dans une large mesure. Ce nombre dépend essentiellement de la longueur et du poids du tablier 6 du pont 1. Pour un pont de quelque importance, le nombre des torons 13 pourra être de plusieurs centaines ou plus de mille.
A au moins une de ses extrémités, de préférence à chacune de ses deux extrémités, chaque câble 8 comporte au moins un dispositif d'accrochage 15 (figures 2, 3 et 4) permettant d'accrocher un groupe de torons 13 du câble 8 à l'un ou l'autre des massifs d'ancrage 11 et 12. Etant donné que dans la majorité des cas chaque câble de suspension 8 comportera un très grand nombre de torons parallèles 13, les torons de chaque câble 8 seront donc répartis en plusieurs groupes et à chaque groupe de torons sera associé au moins un dispositif d'accrochage 15, de préférence deux dispositifs d'accrochage, un à chaque extrémité du groupe de toron.
Comme montré dans la figure 2, chaque dispositif d'accrochage 15, qui sera décrit en détail plus loin, permet d'accrocher les torons 13 d'un groupe de torons à l'une 16b des extrémités d'une barre d'ancrage 16, dont l'autre extrémité 16a peut être ancrée à l'un ou l'autre des deux massifs d'ancrage, par exemple le massif d'ancrage 12. A cet effet, le massif d'ancrage 12, constitué par exemple par une structure en béton, comporte plusieurs trous traversants 17 (un pour chaque barre d'ancrage 16). Chaque trou 17 est légèrement conique, l'extrémité de plus grand diamètre du trou 17 se trouvant du côté du dispositif d'accrochage 15. A l'extrémité de plus petit diamètre du trou 17 se trouve une plaque métallique d'appui 18, par exemple en acier, qui présente un trou 19 aligné avec le trou 17 et une surface d'appui sphérique 21, autour de l'orifice de sortie du trou 19. La barre d'ancrage 16 est enfilée dans les trous alignés 17 et 19 et son extrémité 16a qui fait saillie au-delà de l'orifice de sortie du trou 19 est filetée et porte un écrou 22 à surface d'appui sphérique, qui prend appui sur la surface sphérique 21 de la plaque d'appui 18. Afin de protéger contre la corrosion l'extrémité saillante 16a de la barre d'ancrage 16, celle-ci peut être recouverte d'un capot 23 qui est fixé par des vis 24 à la plaque d'appui 18. Le capot 23 peut avantageusement comporter un orifice d'injection 25 à travers lequel un agent 26 de protection contre la corrosion, comme par exemple de la cire, de la graisse, du brai, un coulis de ciment ou une résine appropriée, peut être injecté dans le capot 23 et également dans le trou 17 à travers un canal 27 percé obliquement dans la plaque d'appui 18 et mettant l'intérieur du capot 23 en communication avec le trou 17. Après l'injection de l'agent 26 dans le capot 23 et le trou 17, l'orifice d'injection 25 peut être obturé au moyen d'un bouchon 28 et l'extrémité de grand diamètre du trou 17 peut être obturée par un joint approprié 29.
On notera que la plaque d'appui 18 peut être commune à plusieurs barres d'ancrage 16. Dans ce cas, plaque 18 aura une étendue plus grande que celle montrée dans la figure 2 et elle comportera plusieurs trous 19, un pour chaque barre d'ancrage 16 qui lui est associée.
En se reportant maintenant aux figures 3 à 5, on voit que le dispositif d'accrochage 15 comporte une noix 31 capable de recevoir et de retenir les torons 13 d'un groupe de torons du câble de suspension 8, et également de recevoir et de retenir l'extrémité 16b de la barre d'ancrage 16. La noix 31 est constituée par un corps en acier, qui a par exemple une forme générale cylindrique (figure 5) avec deux faces d'extrémité 31 a et 31b parallèles l'une à l'autre et sensiblement plates et perpendiculaires à l'axe longitudinal des torons 13. Dans la surface périphérique 31e du corps de la noix 31 sont formées plusieurs encoches 32, par exemple neuf encoches comme montré dans la figure 5. Chaque encoche s'étend d'une face d'extrémité 31a à l'autre face d'extrémité 31b de la noix 31 et reçoit l'un des torons 13 du groupe de torons susmentionné qui, dans ce cas, comprend donc neuf torons. A titre indicatif, dans cet exemple, la noix a un diamètre d'environ 17 cm et une longueur axiale de 12 cm, et la barre 16, également en acier, peut avoir un diamètre d'environ 75 mm (Rg = 800 MPa).
A l'extrémité de chaque toron 13 est fixée une butée 33 qui, en service, sous l'effet de la tension longitudinale interne du toron 13 correspondant, prend appui contre la face d'extrémité 31b de la noix 31. Chaque butée 33 peut être constituée par un manchon en acier qui est fixé au toron 13 correspondant par filage ou sertissage, selon une technique bien connue dans le domaine de la précontrainte. A titre de variante, chaque butée peut être constituée par une douille 33' en acier (figure 6) qui est fixée au toron 13 correspondant par des clavettes coniques 34 selon une technique également bien connue dans le domaine de la précontrainte.
De préférence, chaque butée 33 (ou 33') prend appui sur la face d'extrémité 31b de la noix 31 par l'intermédiaire d'une bague de répartition de pression 35 en acier. Une rondelle 36 en un métal plus mou, par exemple en aluminium, peut être prévue entre chaque butée 33 et la bague 35 correspondante, afin de compenser d'éventuels légers défauts de parallélisme entre les surfaces de contact mutuel de la butée 33 de la bague 35.
Afin d'empêcher que, en service, les torons 13 ne puissent sortir radialement de leurs encoches respectives 32, un évidemment 37 peut être avantageusement formé dans la face d'extrémité 31b de la noix 31 à chaque endroit où une butée 33 (ou la bague 35, si elle est prévue) prend appui sur ladite face d'extrémité 31b, comme montré dans les figures 3 et 5. Dans ces conditions, en service, lorsque la butée 33 ou, si elle est présente, la bague 35 est engagée dans l'évidemment 37, elle coopère avec la paroi latérale de cet évidemment pour empêcher le toron 13 correspondant de sortir radialement de l'encoche 32.
Afin d'autoriser un léger débattement angulaire de chaque toron 13 par rapport à la noix 31, le fond de chaque encoche 32 est de préférence légèrement en pente descendante depuis la face d'extrémité 31b jusqu'à la face d'extrémité 3 la. Autrement dit, chaque encoche 32 est légèrement plus profonde du côté de la face d'extrémité 31a que du côté de la face d'extrémité 31b. En outre, le fond de chaque évidemment 37, qui sert de surface d'appui pour la bague 35 ou pour la butée 33, a une surface légèrement sphérique, comme la surface en regard correspondante de la bague 35 ou de la butée 33.
La barre d'ancrage 16 et la noix 31 peuvent être fixées l'une à l'autre ou retenues l'une par rapport à l'autre au moins dans le sens tendant à s'opposer à la tension interne des torons 13 du câble de suspension 8. A cet effet, comme montré dans la figure 3, la noix 31 comporte en son milieu un trou 38 taraudé intérieurement, dans lequel peut être engagée et vissée l'extrémité 16b de la barre d'ancrage 16, qui est munie d'un filetage mâle, comme montré dans les figures 3 et 4.
Afin de protéger le dispositif d'accrochage 15 contre la corrosion, il peut être avantageusement prévu une enveloppe rigide étanche 39 en deux parties 39a et 39b. La partie 39a de l'enveloppe 39 est portée par les torons 13 du groupe de torons et comporte à cet effet neuf tubulures ou cheminées 41 (une pour chaque toron 13) ayant un diamètre intérieur correspondant au diamètre extérieur de chaque toron. La partie 39b de l'enveloppe 39 est portée par la barre d'ancrage 16 et comporte à cet effet un orifice 42 dont le diamètre correspond au diamètre extérieur de la barre 16. Les deux parties 39a et 39b de l'enveloppe 39 comportent des brides respectives d'assemblage, qui peuvent être fixées l'une à l'autre par plusieurs ensembles boulons et écrous 43.
En outre, chacune des deux parties 39 a et 39b de l'enveloppe 39 comporte une tubulure 44a ou 44b respectivement, qui peut être obturée par un bouchon 45a ou 45b respectivement. L'une des deux tubulures 44a et 44b sert d'orifice d'injection pour injecter dans les espaces vides à l'intérieur de l'enveloppe 39, après assemblage de ses deux parties 39a et 39b, un agent 46 de protection contre la corrosion, comme par exemple une cire, de la graisse, du brai, un coulis de ciment ou une résine appropriée.
Il va de soi que le mode de réalisation de l'invention qui a été décrit ci-dessus a été donné à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être facilement apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de l'invention tel que défini dans les revendications suivantes. C'est ainsi notamment que la noix 31 pourrait avoir un nombre d'encoches plus petit ou plus grand que neuf. En outre, au lieu de prévoir un trou borgne 38 taraudé intérieurement pour fixer la noix 31 à l'extrémité de la barre d'ancrage 16, il est possible de prévoir un trou traversant la noix 31. Dans ce cas, la barre 16 peut retenir la noix 31 au moyen d'une tête de retenue portée par l'extrémité correspondante de la barre d'ancrage 16 et prenant appui contre la face d'extrémité 3 la de la noix 31. Ladite tête de retenue peut être formée d'un seul tenant avec la barre d'ancrage 16 ou elle peut être formée par un écrou vissé sur un filetage formé sur l'extrémité de ladite barre d'ancrage.

Claims (10)

  1. Câble de suspension pour pont suspendu (1), comprenant plusieurs torons multifils (13) en acier, qui sont ancrés à leurs deux extrémités à des points d'ancrage (11, 12) prévus sur l'infrastructure du pont, au moins un dispositif d'accrochage (15) étant prévu à au moins une des extrémités du câble pour l'accrochage d'au moins un groupe de torons du câble à l'un desdits points d'ancrage (12), ledit dispositif d'accrochage (15) comportant un corps (31) capable de recevoir un groupe de torons (13) du câble (8) et de les retenir dans un sens longitudinal du câble, et capable de recevoir une extrémité (16b) d'au moins une barre d'ancrage (16) et de la retenir dans le sens longitudinal opposé dudit câble, caractérisé en ce que chaque toron (13) du câble (8) est un toron de précontrainte comportant sept fils d'acier (14) munis d'une protection sacrificielle anti-corrosion.
  2. Câble de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps (31) est constitué par une noix en acier ayant deux faces d'extrémité (31a, 31b) parallèles l'une à l'autre et une surface périphérique cylindrique (31e) entre les deux faces d'extrémité, plusieurs encoches (32) étant formées dans ladite surface périphérique et s'étendant d'une face d'extrémité à l'autre de la noix (31) pour recevoir chacune un toron (13) dudit groupe de torons, chaque toron dudit groupe de torons étant pourvu d'une butée (33) à au moins une de ses extrémités, l'une (31b) des deux faces d'extrémité de la noix servant de face d'appui pour les butées (33) des torons (13) dudit groupe de torons.
  3. Câble de suspension selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite butée (33) est un manchon en acier qui est fixé au toron (13) par filage ou sertissage.
  4. Câble de suspension selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite butée (33') est une douille en acier fixée au toron par des clavettes coniques (34).
  5. Câble de suspension selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'une bague (35) de répartition de pression est interposée entre chaque butée (33) et ladite face d'extrémité (31b) servant de face d'appui.
  6. Câble de suspension selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'un évidemment (37) est formé dans ladite face d'appui (31b) à chaque endroit où une butée (33) ou la bague (35) de répartition de pression correspondante prend appui sur ladite face d'appui (31b), afin de retenir transversalement ladite butée ou ladite bague de répartition de pression.
  7. Câble de suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la noix (31) comporte un trou central (38) apte à recevoir une première extrémité (16b) de la barre d'ancrage (16) et en ce que la noix (31) et/ou la première extrémité de la barre d'ancrage (16) porte un moyen de retenue pour maintenir ladite première extrémité de la barre d'ancrage dans ledit trou (38) de la noix.
  8. Câble de suspension selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est prévu, à titre de moyen de retenue, un filetage femelle dans ledit trou (38) et un filetage mâle sur la première extrémité (16b) de la barre d'ancrage (16).
  9. Câble de suspension selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la seconde extrémité (16a) de la barre d'ancrage (16) est filetée et porte un écrou (22) apte à servir de butée pour venir en appui sur une plaque d'appui (18) prévue audit point d'ancrage (12) sur l'infrastructure du pont (1).
  10. Câble de suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit dispositif d'accrochage (15) est entouré d'une enveloppe rigide étanche (39) en deux parties (39a, 39b) qui sont portées respectivement par la barre d'ancrage (16) et par ledit groupe de torons (13) et qui sont assemblées l'une à l'autre de manière détachable, et en ce que les espaces vides dans ladite enveloppe (39) sont remplis d'une matière protectrice anti-corrosion (46).
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