FR2812310A1 - Prefabricated bridge stringer comprises concrete beam with principal section and laterally projecting flange defining lateral reserve and pre-stressed element maintaining compression in beam below neutral fiber - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un longeron de pont préfabriqué et unThe present invention relates to a prefabricated bridge spar and a
procédé de fabrication d'un tel pont. L'invention s'applique plus particulièrement aux ponts qualifiés d'ouvrages courants, c'est-à-dire dont la portée n'excède pas trente-cinq mètres environ. Les ponts de ce type sont traditionnellement réalisés directement sur le site par coffrage étayé, ferraillage puis coulée du béton dans le coffrage. Les ponts en béton armé ainsi construits assurent une bonne reprise des efforts de flexion transversale. Ce procédé traditionnel est cependant particulièrement lourd et coûteux à mettre en oeuvre. En outre, il est très difficile de prévoir la durée de construction, notamment en raison de la variabilité du temps de prise du béton qui est utilisé method of manufacturing such a bridge. The invention applies more particularly to bridges qualified as standard works, that is to say those whose span does not exceed about thirty-five meters. Bridges of this type are traditionally made directly on the site by shored formwork, reinforcement and then pouring concrete into the formwork. The reinforced concrete bridges thus constructed ensure good recovery of transverse bending forces. This traditional process is however particularly heavy and expensive to implement. In addition, it is very difficult to predict the duration of construction, in particular because of the variability of the setting time of the concrete that is used.
S15 en grande quantité avec ce procédé. S15 in large quantities with this process.
Il est connu également des éléments de pont préfabriqués en béton armé. L'utilisation de tels éléments s'avère relativement économique et permet une construction rapide. Toutefois, ces éléments ne peuvent résister qu'à de faibles sollicitations de flexion transversale de sorte qu'ils sont surtout utilisés dans la construction de ponts Prefabricated reinforced concrete bridge elements are also known. The use of such elements is relatively economical and allows rapid construction. However, these elements can only withstand low transverse bending stresses so that they are mainly used in the construction of bridges
de faibles portées.short ranges.
Il existe aussi un procédé combinant l'utilisation de poutres préfabriquées en béton armé ou précontraint et la réalisation sur cellesci d'une dalle fabriquée de manière classique par coffrage, ferraillage et coulée du béton. Ces ponts sont résistants aux sollicitations de flexion transversale. Toutefois, la construction de ceux-ci nécessite de couler sur le site une quantité de béton qui reste importante et conduit à un temps de prise aussi long qu'un ouvrage traditionnel. De plus, Ces ponts ont une partie visible de dessous qui présente une succession de nervures (formées par les There is also a process combining the use of prefabricated beams in reinforced or prestressed concrete and the production on these of a slab manufactured in the conventional way by formwork, reinforcement and pouring of concrete. These bridges are resistant to transverse bending stresses. However, the construction of these requires pouring on the site a quantity of concrete which remains significant and leads to a setting time as long as a traditional work. In addition, these bridges have a visible part from below which presents a succession of ribs (formed by
poutres) peu esthétique.beams) unattractive.
Il serait donc intéressant de trouver un moyen pour combiner les avantages de la construction traditionnelle et de la construction préfabriquée sans présenter les inconvénients inhérents à ces deux modes de construction. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un longeron de pont préfabriqué qui comprend: - une poutre de béton comportant une section principale et une semelle ayant au moins une portion en saillie latérale de la section principale qui présente une face latérale d'accostage et définit une réserve latérale avec la section principale, - au moins un élément de précontrainte s'étendant longitudinalement pour contraindre en compression une It would therefore be interesting to find a way to combine the advantages of traditional construction and prefabricated construction without having the drawbacks inherent in these two modes of construction. To this end, provision is made, according to the invention, for a prefabricated bridge spar which comprises: - a concrete beam comprising a main section and a footing having at least a lateral projecting portion of the main section which has a lateral face d docking and defines a lateral reserve with the main section, - at least one prestressing element extending longitudinally to constrain in compression a
partie de la poutre située sous la fibre neutre de celle- part of the beam located under the neutral fiber thereof
ci, et - une armature de renfort noyée dans la poutre et ayant des fers d'attelage s'étendant en saillie dans la ci, and - a reinforcing frame embedded in the beam and having coupling irons projecting into the
réserve latérale.lateral reserve.
Ainsi, la résistance du longeron est apportée par la combinaison de la forme particulière de la poutre, la presence d'une armature de renfort et l'exercice d'une précontrainte. Cette combinaison permet de réaliser des ponts de portée relativement importante. En outre, les fers d'attelage permettent de relier transversalement deux longerons adjacents de manière simple en coulant du béton dans les réserves latérales en regard. Ceci permet une meilleure répartition des efforts de cisaillement et une reprise des sollicitations de flexion transversale. De plus, les longerons sont en appui sur les culées par les extrémités des semelles qui sont accolées par les faces d'accostage. La surface d'appui des longerons sur les culées est donc relativement importante et assure la stabilité provisoire de l'ouvrage. Par ailleurs, du fait de l'accolement des semelles des longerons, la surface du pont visible de dessous est sensiblement sans solution de continuité. Avantageusement, les fers d'attelage forment des boucles. Ceci assure un meilleur ancrage des fers d'attelage dans le béton et permet l'obtention d'une liaison entre deux longerons adjacents qui est particulièrement résistante. Thus, the resistance of the spar is provided by the combination of the particular shape of the beam, the presence of a reinforcing reinforcement and the exercise of prestressing. This combination makes it possible to make bridges of relatively large span. In addition, the hitch bars make it possible to connect two adjacent side members transversely in a simple manner by pouring concrete into the opposite side reserves. This allows a better distribution of the shearing forces and a resumption of the transverse bending stresses. In addition, the side members are supported on the abutments by the ends of the flanges which are joined by the docking faces. The bearing surface of the side members on the abutments is therefore relatively large and ensures the temporary stability of the structure. Furthermore, due to the joining of the sole of the side members, the surface of the bridge visible from below is substantially without a solution of continuity. Advantageously, the coupling irons form loops. This ensures better anchoring of the coupling bars in the concrete and makes it possible to obtain a connection between two adjacent longitudinal members which is particularly resistant.
De préférence, les fers d'attelage s'étendent au- Preferably, the coupling irons extend over the
delà de la face latérale d'accostage. beyond the lateral docking face.
Ceci renforce la liaison entre les longerons adjacents. Selon une caractéristique particulière, la section principale comprend une surface supérieure présentant un décrochement d'extrémité en saillie dans lequel s'étendent This strengthens the connection between the adjacent side members. According to a particular characteristic, the main section comprises an upper surface having a protruding end recess in which extend
des fers d'attelage.hitch irons.
Ces fers permettent notamment d'assurer la liaison These irons make it possible in particular to ensure the connection
des longerons aux culées.from the side members to the abutments.
La présente invention a également pour objet un procédé de réalisation d'un pont préfabriqué, qui comprend les étapes de: - disposer sur des culées au moins deux longerons présentant au moins l'une des caractéristiques précitées, - accoler les longerons par leurs faces d'accostage, - couler du béton dans les réserves latérales en The present invention also relates to a method for producing a prefabricated bridge, which comprises the steps of: - placing on abutments at least two beams having at least one of the above characteristics, - joining the beams by their faces d docking, - pour concrete into the lateral reserves in
regard des longerons.look at the side members.
Le procédé est ainsi simple de mise en oeuvre. En outre, la quantité de béton utilisée est relativement The process is thus simple to implement. In addition, the amount of concrete used is relatively
faible, ce qui limite le temps de prise de celui-ci. low, which limits the setting time thereof.
De préférence, le béton est à base de fondu à Preferably, the concrete is based on molten at
retrait compensé.compensated withdrawal.
La prise du béton est alors particulièrement rapide. Selon une caractéristique avantageuse, les longerons sont maintenus accolés par au moins un tirant The setting of the concrete is then particularly rapid. According to an advantageous characteristic, the side members are kept joined by at least one tie rod
fixé à des crochets en saillie dans les réserves latérales. attached to hooks protruding into the side reserves.
Le pont est ainsi précontrait selon une direction transversale, ce qui augmente la résistance du pont et permet de limiter le risque d'un décalage ultérieur des longerons les uns par rapport aux autres. D'autres caractéristiques et avantages de The bridge is thus pre-tensioned in a transverse direction, which increases the resistance of the bridge and makes it possible to limit the risk of a later shift of the side members with respect to each other. Other features and benefits of
l'invention ressortiront à la lecture de la description qui the invention will emerge on reading the description which
suit d'un mode de mise en oeuvre particulier non limitatif follows from a particular nonlimiting mode of implementation
de l'invention.of the invention.
Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est une vue partielle en perspective et en coupe transversale d'un pont conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue partielle en perspective et en coupe transversale de deux longerons centraux de ce pont; - la figure 3 est une vue partielle en coupe transversale selon le plan III de la figure 1; - la figure 4 est une vue partielle en coupe Reference will be made to the accompanying drawings, among which: - Figure 1 is a partial perspective view and in cross section of a bridge according to the invention; - Figure 2 is a partial perspective view in cross section of two central beams of this bridge; - Figure 3 is a partial cross-sectional view along the plane III of Figure 1; - Figure 4 is a partial sectional view
longitudinale d'une extrémité du pont. longitudinal of one end of the bridge.
Le longeron et le procédé conformes à l'invention sont utilisés pour la construction de ponts préfabriqués et sont plus particulièrement adaptés à la construction de ponts ayant une portée inférieure à trente-cinq mètres environ et sont destinés à enjamber des voies de circulation, des cours d'eau, des gorges... pour permettre le passage d'une voie de circulation ou de conduites, former une passerelle, supporter un remblai.. . L'invention s'applique à la réalisation de ponts à tablier The spar and the method according to the invention are used for the construction of prefabricated bridges and are more particularly suitable for the construction of bridges having a span of less than about thirty-five meters and are intended to span traffic lanes, courtyards water, gorges ... to allow the passage of a traffic lane or pipes, form a footbridge, support an embankment .... The invention applies to the construction of deck bridges
hyperstatique ou isostatique.hyperstatic or isostatic.
Dans le mode de mise en oeuvre décrit, les longerons utilisés sont de deux types à savoir des longerons centraux et des longerons latéraux respectivement désignés par les références générales l.A et l.B. Les parties identiques ou analogues de ces longerons porteront In the embodiment described, the beams used are of two types, namely central beams and lateral beams respectively designated by the general references l.A and l.B. Identical or analogous parts of these beams will bear
dans la suite de la description des références numériques in the following description of the numerical references
identiques. Les longerons 1.A et 1.B comprennent une poutre en béton généralement désignée en 2 qui comporte une section principale 3 et une semelle 4 s'étendant sous la section identical. The longitudinal members 1.A and 1.B comprise a concrete beam generally designated at 2 which comprises a main section 3 and a sole 4 extending under the section
principale 3.main 3.
La semelle 4 des longerons centraux 1.A possède deux portions 5 opposées en saillie latérale de la section principale 3. Chaque portion 5 a une face latérale d'accostage 6 sensiblement plane et verticale et définit The sole 4 of the central beams 1.A has two opposite portions 5 projecting laterally from the main section 3. Each portion 5 has a side landing face 6 substantially flat and vertical and defines
avec la section principale 3 une réserve latérale 7. with the main section 3 a lateral reserve 7.
La semelle 4 des longerons latéraux 1.B possède une The sole 4 of the side rails 1.B has a
portion 5 en saillie latérale de la section principale 3. side protruding portion 5 of the main section 3.
Cette portion 5 a une face latérale d'accostage 6 sensiblement plane et verticale et définit avec la section This portion 5 has a substantially flat and vertical docking side face 6 and defines with the section
principale 3 une réserve latérale 7. main 3 a lateral reserve 7.
Chaque longeron 1.A, 1.B comprend des élément de précontrainte 8 s'étendant longitudinalement dans la partie de la poutre 2 s'étendant sous la fibre neutre de celle-ci (la position de la fibre neutre est déterminée de manière connue en elle-même) pour contraindre en compression cette partie de la poutre 2. Les éléments de précontrainte 8 sont par exemple des câbles, des barres ou des fils adhérents en acier qui sont mis en tension avant d'être noyés dans le béton constituant la poutre. La partie précontrainte comprend ici la semelle 4 et la portion de la section principale 3 adjacente à la semelle 4. La répartition des élément de précontrainte 8 est déterminée de manière que la précontrainte croisse dans un sens d'éloignement par rapport à la fibre neutre. La valeur de la précontrainte à exercer est calculée en fonction des efforts de flexion que Each beam 1.A, 1.B comprises prestressing elements 8 extending longitudinally in the part of the beam 2 extending under the neutral fiber thereof (the position of the neutral fiber is determined in a known manner by itself) to compressively compress this part of the beam 2. The prestressing elements 8 are for example cables, bars or steel adherent wires which are tensioned before being embedded in the concrete constituting the beam . The prestressing part here comprises the sole 4 and the portion of the main section 3 adjacent to the sole 4. The distribution of the prestressing elements 8 is determined so that the prestressing increases in a direction away from the neutral fiber. The value of the prestressing to be exerted is calculated according to the bending forces that
les longerons sont destinés à supporter. the side members are intended to support.
Chaque longeron 1.A, 1.B comprend une armature de Each beam 1.A, 1.B comprises a reinforcement of
renfort 9 noyée dans le béton constituant la poutre 2. reinforcement 9 embedded in the concrete constituting the beam 2.
L'armature de renfort 9 est ici conçue pour renforcer la The reinforcing reinforcement 9 is here designed to reinforce the
section principale 3, la semelle 4 et la liaison de celles- main section 3, the sole 4 and the connection thereof
ci. L'armature de renfort 9 est dimensionnée en fonction this. The reinforcing reinforcement 9 is sized according to
des sollicitations que les longerons sont destinés à subir. stresses that the side members are intended to undergo.
L'armature de renfort 9, réalisée par assemblage de tiges d'acier, comporte des fers d'attelage transversaux 10 (non représentés à la figure 4) formant des boucles s'étendant dans les réserves latérales 7 au-delà des faces latérales d'accostage 6, des fers d'attelage longitudinaux 11 s'étendant en saillie des extrémités de la poutre 2 et des fers d'attelage longitudinaux 12 s'étendant en saillie dans un renfoncement d'extrémité 13 ménagée dans une The reinforcing reinforcement 9, produced by assembling steel rods, comprises transverse coupling irons 10 (not shown in FIG. 4) forming loops extending in the lateral reserves 7 beyond the lateral faces d docking 6, longitudinal coupling irons 11 projecting from the ends of the beam 2 and longitudinal coupling irons 12 extending projecting into an end recess 13 formed in a
extrémité de la surface supérieure 14 de la poutre 2. end of the upper surface 14 of the beam 2.
Chaque longeron 1.A, 1.B comprend également des crochets 15 (visibles sur la figure 3) répartis sur la longueur de la poutre 2 qui sont ancrés dans la section principale 3 pour s'étendre en saillie dans la réserve latérale 7. Les crochets 15 peuvent être solidaires de Each beam 1.A, 1.B also comprises hooks 15 (visible in FIG. 3) distributed over the length of the beam 2 which are anchored in the main section 3 to extend projecting into the lateral reserve 7. The hooks 15 can be integral with
l'armature de renfort 9 ou indépendants de celle-ci. the reinforcing reinforcement 9 or independent of the latter.
Les longerons 1.A et 1.B sont réalisés au moyen de techniques classiques de construction d'ouvrages en béton The beams 1.A and 1.B are produced using conventional techniques for the construction of concrete structures
armé et en béton précontraint.reinforced and prestressed concrete.
La construction d'un pont conformément à l'invention débute par la réalisation de culées 16 sur lesquelles les extrémités des longerons sont destinées à venir en appui. Des fers d'attelage 17 recourbés (visibles à la figure 4) s'étendent en saillie des culées 16. Les culées 16 sont ici réalisées en béton armé directement sur The construction of a bridge according to the invention begins with the production of abutments 16 on which the ends of the side members are intended to come to bear. Curved hitch bars 17 (visible in FIG. 4) project from the abutments 16. The abutments 16 are here made of reinforced concrete directly on
le site.the site.
Après solidification des culées 16, les longerons 1.A, 1.B sont disposées sur les culées 16 sur lesquelles After the abutments 16 have solidified, the longitudinal members 1.A, 1.B are arranged on the abutments 16 on which
ils reposent par les extrémités de leur semelle 4. they rest by the ends of their sole 4.
Les longerons centraux 1.A s'étendent entre les longerons latéraux 1.B. Les longerons 1.A et 1.B sont accolés les uns aux autres par leurs faces d'accostage 6 (les longerons latéraux sont donc disposés de manière que la face d'accostage 6 de l'un soit orientée vers la face The central beams 1.A extend between the lateral beams 1.B. The beams 1.A and 1.B are joined to one another by their docking faces 6 (the lateral beams are therefore arranged so that the docking face 6 of one is oriented towards the face
d'accostage 6 de l'autre).on the other side).
On constate également que les fers d'attelage transversaux 10 de chaque longeron sont agencés de manière qu'ils puissent être insérés entre les fers d'attelage transversaux 10 du ou des longerons adjacents. La longueur en saillie des fers d'attelage transversaux 10 et la section des tiges d'acier les constituant sont déterminées en fonction des sollicitations de flexion transversale que doit supporter le pont. L'adaptation des longerons aux efforts à supporter est ainsi effectuée rapidement en modifiant ces paramètres lors de la fabrication des longerons. Les crochets 15 en regard des longerons adjacents sont reliés les uns aux autres par des tirants généralement désignés en 18 (visibles à la figure 3) exerçant une traction sur les crochets visant à les rapprocher et appliquant ainsi les faces d'accostage 6 les unes sur les autres. Les tirants 18 comprennent par exemple deux tiges filetées 19 ayant une extrémité recourbée 20 et une extrémité droite 21, et un manchon de liaison 22 ayant des extrémités taraudées selon des pas inversés pour recevoir les extrémités droites 20 des tiges 19 de manière qu'une rotation du manchon dans un sens donné provoque le It is also noted that the transverse coupling bars 10 of each beam are arranged so that they can be inserted between the transverse coupling bars 10 of the adjacent beam (s). The protruding length of the transverse coupling bars 10 and the cross section of the steel rods constituting them are determined as a function of the transverse bending stresses which the bridge must support. The adaptation of the beams to the forces to be supported is thus carried out quickly by modifying these parameters during the manufacture of the beams. The hooks 15 opposite the adjacent side members are connected to each other by tie rods generally designated at 18 (visible in FIG. 3) exerting traction on the hooks aimed at bringing them together and thus applying the docking faces 6 to each other others. The tie rods 18 comprise for example two threaded rods 19 having a curved end 20 and a straight end 21, and a connecting sleeve 22 having ends tapped in inverted steps to receive the straight ends 20 of the rods 19 so that a rotation of the sleeve in a given direction causes the
rapprochement des deux tiges.bringing the two rods together.
Du béton 23 à base de fondu ou à retrait compensé est ensuite coulé dans les réserves latérales 7 en regard pour recouvrir les fers d'attelage transversaux 10 et les tirants 18 et au niveau des extrémités des longerons 1.A, 1.B pour encastrer ces extrémités des longerons et recouvrir les fers d'attelage 11, 12 et 17. L'utilisation de béton 23 à base de fondu ou à retrait compensé est particulièrement intéressante lorsque le délai de construction est très court, ce béton s'avérant bien adapté à la réalisation de ponts du type de l'invention et ayant un temps de prise relativement court. Du béton classique peut également être utilisé. On remarque que les fers d'attelage 11 et 12 sont recourbés pour assurer la Concrete 23 based on molten or compensated shrinkage is then poured into the lateral reserves 7 opposite to cover the transverse coupling irons 10 and the tie rods 18 and at the ends of the longitudinal members 1.A, 1.B for embedding these ends of the longitudinal members and cover the coupling bars 11, 12 and 17. The use of concrete 23 based on fade or compensated shrinkage is particularly advantageous when the construction time is very short, this concrete proving to be well suited to the production of bridges of the type of the invention and having a relatively short setting time. Conventional concrete can also be used. Note that the hitch irons 11 and 12 are bent to ensure the
continuité des efforts à l'encastrement. continuity of efforts at installation.
D'une manière générale, la mise en oeuvre de l'invention ne nécessite que du matériel de manutention In general, the implementation of the invention requires only handling equipment
couramment disponible sur un chantier. commonly available on a construction site.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que Of course, the invention is not limited to the embodiment described and it is possible to make alternative embodiments without departing from the scope of the invention such as
défini par les revendications.defined by the claims.
En particulier, le longeron peut avoir une face d'accostage agencée pour coopérer avec une face d'accostage d'un longeron adjacent afin de former un joint, par exemple une face d'accostage formant un mouton et/ou une face In particular, the spar may have a docking face arranged to cooperate with a docking face of an adjacent spar in order to form a joint, for example a docking face forming a sheep and / or a face.
d'accostage formant une gueule de loup. docking forming a wolf mouth.
En outre, le nombre de longerons et la longueur de ceux-ci peuvent être modifiés en fonction des dimensions de l'obstacle à enjamber et de celles de la voie à faire In addition, the number of beams and their length can be modified according to the dimensions of the obstacle to be stepped over and those of the track to be made.
passer.pass.
Par ailleurs, la section (forme, proportions, dimensions) de la poutre 2 peut également être modifiée en fonction des efforts à supporter, de la longueur de la poutre... Cette section peut également être allégée par admission d'un corps creux ou en matériau léger à Furthermore, the section (shape, proportions, dimensions) of the beam 2 can also be modified according to the forces to be supported, the length of the beam ... This section can also be reduced by admitting a hollow body or made of light material
l'intérieur de la poutre 3.inside the beam 3.
Claims (10)
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2000
- 2000-07-25 FR FR0009714A patent/FR2812310B1/en not_active Expired - Fee Related
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| FR2812310B1 (en) | 2003-10-10 |
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