Concepteur
De nos jours, les matériaux de construction sont de plus en plus performant, les techniques de chantier sont de plus en plus sophistiquées ainsi que les mes méthodes et les procédés de fabrication.
Dans ce qui suit, je voudrais étayer les différentes méthodes de construction des ponts, en détaillant les aspects de chaque méthode, ses caractéristiques et son utilisation selon le type de pont adéquat à chaque procédé de construction.
Procédés de construction des ponts en béton
Les contraintes naturelles du site, tel que les obstacles naturels (rivière, estuaire) et les obstacles artificiels (route, autoroute, voie ferroviaire), les difficultés d’accès au site, les zones urbanisées rendent l’exécution du pont directement à son emplacement final chose fastidieuse et peu rentable.
Cette problématique a poussée les ingénieurs du génie civil à développer des techniques d’exécution plus ingénieuses et qui s’adaptent à différents type de franchissement.
L’idée est de pré fabriquer le tablier du pont, puis de le transporter à son emplacement final.
Le transport d’une partie du tablier ou sa totalité peut se faire par poussage, lançage, ripage, rotation…
Le choix d’une méthode de construction influence la conception du pont dans sa globalité, car elle va dicter un ensemble de dispositifs constructives à respecter sur le chantier (phasages de la mise en précontrainte, reprise de bétonnage..) elle va dépendre des longueurs des travées de pont et aussi des donnée géométriques du tablier. Le choix est aussi influencé par le maintien des circulations routières et ferroviaire en cours de construction du pont.
Classiquement, les ponts de longueur de travée courante sont construits sur échafaudage et sur cintre en prévoyant un coulage du béton sur place. Cette méthode va gêner les circulations en place et prendre beaucoup plus de temps avec une qualité d’exécution relativement moyenne.
Le pont Milestone transportera la route de liaison Heysham à M6 sur le canal de Lancaster. Les sections de parapet préfabriquées sont en cours de positionnement. Copyright derek dye et sous licence pour réutilisation sous cette licence Creative Commons.
Dans certains cas de pont, et afin de réduire au minimum les aléas et servitudes dus au maintien de la circulation, l’utilisation des techniques modernes de construction permettent de réaliser l’ouvrage à proximité de son emplacement définitif, tout en maintenant la circulation en place, puis de porter le tablier du pont à son emplacement final durant les périodes de faible trafic ou pendant la nuit.
La Construction sur échafaudages
La technique de construction classique pour les ponts de faibles gabarits et de faibles portées tel que les ponts dalles, les portiques et les ponts cadres consiste à utiliser des étaiements ou des échafaudages posés directement sur un sol dont la portance le permet, généralement ces étaiements sont sous forme de colonnes de faibles diamètres en bois ou des treillis métalliques qui sont dimensionnés pour supporter le tablier en cours de construction par coulage du béton en place dans des cintres en bois ou métallique. Ceci jusqu’à ce que le béton atteint sa résistance caractéristique à la compression (en général après 28 jours) qui lui permet de supporter son poids propre sans aucun étaiement. Cette méthode de construction n’est pas préconisée si le pont traverse un cours d’eau ou si il ya des contraintes d’occupation de la brèche à franchir.
Les phases de construction par échafaudage consiste à :
- Construction des culées et des piles en utilisant des banches qui sont des coffrages verticaux dimensionnées pour supporter l’effort du vent transversale en cours de construction.
- Pose de l’échafaudage vertical pour supporter le poids du tablier en cours de construction et le poids des cintres horizontaux dans lequel sera coulé le béton du tablier.
- Pose des cintres horizontaux qui soutenu par les étaiements verticaux
- Pose des cages de ferraillages du tablier dans le coffrage pour les ponts en béton armé et les gaines de câbles de précontrainte dans le cas des ponts en béton précontraint.
- Procéder au bétonnage du tablier
- Procéder à la mise en précontrainte des ponts dalles en béton précontraint
- Après durcissement du béton, procéder au décintrement des coffrages puis les échafaudages sont déplacés pour être réutilisé dans la travée suivante.
- mise en place :
- de l’étaiement vertical qui doit soutenir le poids de la structure du tablier en cours de réalisation et le poids des coffrages horizontaux ;
- de l’étaiement horizontal à base de profilés s’appuyant en tête de l’étaiement vertical ;
- des plateaux coffrants prenant appui sur les profilés.
- Le ferraillage du tablier et, si nécessaire, la pose des gaines de précontrainte.
- Le tablier est bétonné.
- Le tablier est précontraint si nécessaire.
- Décoffrage du tablier et les étaiements sont retirés.
Route d’accès à Fryston Hall Farm en cours de construction sur ce qui deviendra éventuellement la nouvelle autoroute A1M à travers Fryston Woods. Un char de l’âge du fer a été découvert tout près de ce site lors de fouilles préliminaires.
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Le cintre ou coffrage est une structure temporaire pour laquelle il est essentiel de garantir la stabilité de l’ouvrage et la sécurité de ses supports et fondations pendant toutes les phases du chantier. Il faut également tenir compte de son élasticité et compenser les déformations qui résultent du bétonnage par l’adoption de contre-flèche.
Les Poutres préfabriquées
Les poutres préfabriquées sont érigées sur le tablier d’un pont à l’aide de dispositifs de manutention et de pose adaptés, des entretoises et un hourdis relient les poutres dans le sens transversal pour former le tablier. Les ponts à poutres sont bien adaptés aux franchissements droits.
La structure de poutres en béton précontraint par post-tension ou par pré-tension type PRAD est l’une des deux structures les plus fréquemment construites selon cette méthode. L’autre structure est la structure à poutres en béton armé, qui est utilisée pour les structures autoroutières de petites portées.
L’industrialisation de la fabrication favorise l’exécution rapide de travaux répétitifs, et présente ainsi une économique importante en termes des délais de réalisation des travaux et aussi en termes d’organisation du chantier sans oublier l’impact positive sur la qualité d’exécution de l’ouvrage.
Dans la majorité des poutres précontraintes par post-tension, sont préfabriquée sur une aire à l’amont de l’ouvrage destinée à cet effet. Lorsque le béton a atteint une résistance suffisante, le coffrage des poutres peut être retiré et une partie des câbles est immédiatement tendue, puis les poutres sont transportées à l’aide de portiques ou de poutres de lancement à leur place finale sur le tablier. Transversalement les poutres sont rigidifier vis-à-vis de la torsion par des poutres prévues au niveau des appuis, ces poutres coulées sur place sont nommée les entretoises d’about. Elles ont une épaisseur de l’ordre de 25 à 30 cm.
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Auteur Ibraheem8088
Une dalle en béton armé est coulée sur place, cette dalle s’appelle l’hourdis.
L’hourdis peut être intermédiaire ou générale. Dans le premier cas la dalle va être coulée seulement entre les poutres, dans le second cas elle va être coulée sur l’ensemble des poutres disposées, son épaisseur est d’environ 20 cm. Puis le reste des câbles sont mis en tension.
La poutre est composée d’une table de compression qui doit reprendre une partie des efforts de flexion et résister au poinçonnement due aux charges concentrée. La poutre comporte aussi une âme dont l’épaisseur varie suivant que la section soit en travée ou sur appuis. Et enfin en bas de la poutre se trouve le talon pour permettre de loger correctement les câbles de précontrainte.
La zone d’about est la zone d’extrémité des poutres. La longueur de cette zone est au alentour de 50 cm à compter de l’axe des lignes d’appuis .La longueur de la poutre est donc égale à la portée plus la longueur des deux zones d’about soit d’une longueur de l’ordre d’un mètre.
Vous pouvez consulter l’article « « qui est consacrée aux éléments de pré dimensionnement des tabliers des ponts à poutres en béton précontraint dans lequel vous aurez les éléments nécessaires pour déterminer la géométrie de la poutre.
L’hourdis général lors de son coulage, s’appuie sur des dallettes préfabriquées de longueur variant de 0.5 m à 1 m. Celle-ci peuvent être en béton armé ou en mortier fibrée. Elles peuvent être participantes auquel cas elles sont destinées à reprendre une partie des charges, ou elles sont non participantes, dans ce cas elles jouent le rôle de coffrage perdu.
Ces dallettes ont pour support les extrémités des ailes des poutres dans des feuillures de 5 à 6 cm de largeur et 2 à 3 cm d’épaisseur.
La stabilité des poutres doit être prise en compte vis-à-vis du renversement en phase de la manutention et avant le bétonnage des entretoises et du hourdis.
Construction par poussage
Cette technique de construction des ponts se base essentiellement à pré fabriquer des tronçons du tablier dans un espace dédié à la préfabrication des dalle, dalle nervurée ou caissons, cet espace peut être situé à l’arrière d’une culée ou il peut être prévu des deux côtés des culées. Les tronçons sont ensuite poussés à leurs positions finale d’un côté ou des deux côtés en s’appuyant sur les piles
Les efforts sont considérables à l’extrémité des tronçons poussées, pour diminuer leurs intensité un avant bec composées de profilées métalliques est ajouté à l’extrémité du tablier. D’autres solutions existent pour diminuer les efforts de porte à faux tel que la solidarisation des tronçons par des haubans provisoires ou l’ajout de supports intermédiaires qu’on appelle les palés.
Afin de prévoir ce procédé de construction il faut que la hauteur du tablier soit constante sur toute sa longueur, et que les longueurs de chaque travée ne dépassent pas une soixantaine de mètre. il faut penser à la disponibilité d’une surface dédiée à la préfabrication des tronçons qui doit avoir une longueur minimal égale à la longueur d’une travée. La géométrie du tablier doit être rectiligne ou courbes dans le plan longitudinal ou transversal du tablier.
Les trois modules de poutres de pont ont été mis en place.
Je suppose que le soudeur coupe les pattes de levage de la poutre.
Si le tablier est poussé d’un seul côté, la portée en général est de 40 à 50 m. Si le tablier est poussé des deux côtés la portée peut généralement atteindre 70 à 80 m.
La construction par poussage est préconisée lorsque l’obstacle à franchir présente une grande profondeur (ravin) et lorsque le pont en construction passe sur une voie de circulation des trains dont le temps d’arrêt peut coûter de grosses pertes au concessionnaire.
Cette technique de construction se caractérise par l’absence d’échafaudage dans la brèche et une simplification plus une rapidité d’exécution vu le caractère répétitif des taches.
La technique de la Préfabrication
Une des techniques traditionnelles de construction des ponts est la préfabrication.
Trois catégories de préfabrication existent :
- La première catégorie de la préfabrication est conçue en usine, la manipulation sur chantier se fait au moyen de fardier qui est un engin spécifique de masse entre 100 à 150 tonnes. Concernant le transport des pièces préfabriquées comme les poutres, les parements il se fait par voie routière tout en limitant la masse à 30 tonnes.
- La deuxième catégorie correspond à des éléments préfabriqué qui ont une masse de l’ordre de plusieurs milliers de tonnes et peuvent atteindre les 10000 tonnes. Leur transport n’est assuré que par voie maritime. Les éléments préfabriqués sont transportés par flottaison, en utilisant des barges ou des engins de levage adéquats.
- Dans les cas des ponts construit par encorbellement successive ou par travée entière, la préfabrication des pièces est prévue sur chantier dans le but de simplifier la constructibilité de l’ouvrage et gagner en cout de transport.
La technique de Construction par encorbellement
Cette technique se base sur la construction de tronçons de tablier en commençant à partir des piles. L’exécution des tronçons se fait sans cintres et de manière symétrique des deux côtés de la pile. Ces tronçons de 2 à 5m se nomment les voussoirs, ils sont soit préfabriqué dans des doucines ou cellules soit coulé à leur emplacement définitive par le moyen de coffrages portés par des équipages mobiles. Leur équilibre est en partie assuré par des câbles de précontraintes.
Les voussoirs réalisées de part et d’autre de la pile et dont la longueur correspond approximativement à la longueur d’une travée sont nommés un fléau.
La mise en place des voussoirs préfabriqués à l’aide d’un mat de haubanage ou en utilisant des poutres de lancement, il peut se faire aussi à la grue ou par des engins de levage portés par le tablier.
Si la portée de la travée est supérieurs à70 m, la solution d’un tablier à inertie variable s’avère la plus économique et la plus esthétique, même si sa réalisation est plus délicate. Le tablier peut être totalement encastré sur les piles ou poser sur une ligne d’appareils d’appuis qui joue le rôle d’appuis simples.
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Le tablier est généralement sous forme d’un caisson unicellulaire dont le hourdis supérieur est en console des deux côtés du caisson. Les parties en console peuvent être raidies en utilisant des bracons ou des nervures transversales. Parfois il est précontraints transversalement notamment pour les largeurs qui dépassent 30 m.
La portée optimale de ce genre de pont est entre 60 et 150 m. néanmoins elle peut atteindre les 200 m. La portée couramment réalisée est entre 70 et 90 m.
La technique de Construction par cintre auto lanceur
Le tablier est construit sur un coffrage métallique autoporteur. Ce coffrage s’appuie sur les piles ou les culées du pont. Il peut se déplacer de façon automatique d’une travée à l’autre. C’est un procédé de construction à l’avancement par réalisation de la totalité d’une travée.
Le tablier peut aussi être composé par l’assemblage de voussoirs préfabriqués.
Cette technique de construction est plus adaptée aux ponts rectilignes et à inertie constante.
Les principaux avantages de ce procédé sont la suppression des échafaudages et la rapidité d’exécution.
Cependant, l’important cout d’investissement du cintre autolanceur reste un inconvénient majeur.
Les portées usuelles pour l’utilisation des cintres auto lanceur sont comprises entre 30 et 55 m
Les portées optimales sont entre 40 et 50 m .
