Présentation
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RÉSUMÉ
Un pont est une œuvre qui réunit plusieurs spécificités : c'est un ouvrage d'art, c'est également une structure assurant un service de transport (routier ou ferroviaire) et c'est une construction qui se doit de garantir la sécurité des personnes qui l'emprunte. Sa conception nécessite donc une solide connaissance de la modélisation des structures, des normes de conception et de calcul, des propriétés physiques et mécaniques des matériaux utilisables dans des conditions économiques acceptables, et des méthodes d’exécution. En effet, il faut prendre en compte aussi bien les effets de la charge du trafic porté que des phénomènes extérieurs comme le vent, les courants fluviaux ou les séismes. Cet article détaille les éléments de dimensionnement des différentes typologies de pont, telles que les ponts en béton précontraint, suspendus, métalliques ou encore en arc.
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The bridge is a work which encompasses several characteristics; it is an engineering structure, also a structure which ensures a transportation service (road or rail) and must also guarantee the safety of users. Its design thus requires a sound knowledge of the modeling of structures, design and calculation standards, physical and mechanical properties of the materials to be used in acceptable economic conditions and implementation methods. Indeed, both the impact of the traffic load carried and that of exterior phenomena such as wind, fluvial currents or earthquakes have to be taken into consideration. This article details the dimensioning elements for the various types of bridges such as pre-stressed concrete, suspension, metal or arch bridges.
Auteur(s)
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Jean-Armand CALGARO : Ingénieur général des Ponts et Chaussées - Professeur au Centre des hautes études de la construction - Membre permanent du Conseil Général de l’Environnement et du Développement Durable (CGCDD)
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Anne BERNARD-GELY : Ingénieur en chef des Ponts et Chaussées
INTRODUCTION
Une bonne connaissance des principaux types de structures, de l’étendue de leur domaine d’emploi et de leurs méthodes de dimensionnement, est indispensable pour entreprendre les études de définition d’un pont dans un site donné.
Mais un pont n’est pas seulement un ouvrage d’art. Il est construit dans le but d’assurer un service pour lequel l’opinion publique exige un haut niveau de qualité, de sécurité et de fiabilité. En ce qui concerne la résistance structurale, ce niveau est normalement garanti par le respect de normes et de règles de l’art constituant un référentiel technique aujourd’hui principalement européen (Eurocodes, normes d’exécution, de produits, de matériaux, d’essais, agréments techniques européens, etc.).
Mais, le seul respect de ces règles ou normes n’est pas suffisant. L’étude de la stabilité de certains grands ponts conduit l’ingénieur à en étudier de plus en plus systématiquement, au delà de la codification traditionnelle, le comportement dynamique sous l’effet d’actions telles que celles du trafic porté, du vent ou d’un éventuel séisme, et donc à définir lui-même le degré de fiabilité de la structure qu’il conçoit.
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Contexte
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8. Ponts à câbles
Les structures les plus adaptées pour franchir de très grandes portées sont les structures à câbles, c'est-à-dire des structures souples, susceptibles de se déformer suffisamment pour reporter les efforts qui leur sont appliqués à des parties possédant une meilleure aptitude à leur résister et, en définitive, à les transmettre au sol.
Dans les ponts à câbles, le tablier joue principalement le rôle d'un plancher transmettant les efforts qu'il reçoit à des structures d'appui par un système de câbles d'acier. Les deux grandes familles de ponts à câbles sont les ponts suspendus et les ponts à haubans.
8.1 Ponts suspendus
Dans la famille des ponts suspendus, les ponts symétriques à trois travées avec câbles porteurs paraboliques continus et ancrés dans des massifs indépendants sont les plus courants. Le plus grand pont suspendu français est le pont de Tancarville (1959 ; 608 m de portée centrale – figure 35) et le record du monde est le pont Akashi Kaikyo au Japon, avec une portée centrale de 1 991 m. Le tablier est accroché, de façon quasiment continue, par des suspentes à une paire de câbles porteurs paraboliques. Sous l'effet des charges verticales directes, il tend à s'abaisser, ce qui met en tension les suspentes, et ces dernières reportent les charges aux câbles porteurs en les tendant à leur tour.
Pour d’évidentes raisons de limitation du poids propre, et compte tenu de la gamme des portées couverte par ce type d’ouvrage, le tablier des ponts suspendus est toujours en acier. Que sa structure soit triangulée ou de forme tubulaire, il est soigneusement étudié vis-à-vis des problèmes de stabilité aéroélastique.
Le coût des ponts suspendus est largement tributaire de celui des massifs d’ancrage des câbles porteurs, qui peut être gigantesque si le sol naturel n’est pas un rocher résistant. Pour réduire ce coût, certains ingénieurs eurent l’idée d’ancrer directement les câbles porteurs sur le tablier en ses extrémités (ponts « auto-ancrés »). Mais, une telle conception présente deux inconvénients majeurs. Tout d’abord, le tablier est fortement comprimé par la tension des câbles qu’il ancre, ce qui n’est pas, en principe, à rechercher dans le cas d’un tablier en acier....
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Ponts à câbles
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À lire également dans nos bases
JARTOUX (P.) - TOURNEUR (C.) - FARGEOT (B.) - Manutentions lourdes – Technologie et mise en œuvre - [C 132] (1996).
DOURY (J.L.) - BETBEDER-MATIBET (J.) - Constructions parasismiques - [C 3 290] (1997).
Projet et construction de routes - [C 5 500] (1992).
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Autres ouvrages
MATHIVAT (J.) - Construction par encorbellement des ponts en béton précontraint - Eyrolles (1978).
Ponts de France - Sous la direction de G. GRATTESA T. Presses des Ponts et Chaussées (1982).
WALTER (R.) - HOURIET (B.) - ISLER (W.) - MOIA (P.) - Ponts haubanés - Presses Polytechniques Romandes (1985).
Le savoir-faire français en matière d'ouvrages d'art - ISTED. AFPC (1987).
CALGARO (J.-A.) - VIRLOGEUX (M.) - « Projet et Construction des Ponts » - Volume II « Analyse structurale des tabliers de ponts » par J.A. CALGARO...
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