Pont - Bridge

Le pont Orwell à Ipswich , Suffolk, Angleterre
Le vieux pont en arc en pierre sur la rivière Kerava à Kerava , Finlande

Un pont est une structure construite pour franchir un obstacle physique (comme un plan d'eau, une vallée, une route ou une voie ferrée) sans bloquer le passage en dessous. Il est construit dans le but de fournir un passage par-dessus l'obstacle, qui est généralement quelque chose qui est autrement difficile ou impossible à franchir. Il existe de nombreuses conceptions différentes de ponts, chacune servant un objectif particulier et applicable à différentes situations. La conception des ponts varie en fonction de facteurs tels que : la fonction du pont, la nature du terrain où le pont est construit et ancré, et le matériau utilisé pour le fabriquer et les fonds disponibles pour le construire.

Les premiers ponts ont probablement été construits avec des arbres tombés et des tremplins . Le peuple néolithique a construit des ponts de promenade à travers les marais. Le pont Arkadiko (datant du 13ème siècle avant JC, dans le Péloponnèse ) est l'un des plus anciens ponts en arc encore existant et utilisé.

Étymologie

Le pont Arkadiko en Grèce (XIIIe siècle av. J.-C.), l'un des plus anciens ponts en arc existant
Le pont Siosepol sur la rivière Zayandeh est un exemple de conception de pont de la dynastie safavide (1502-1722). Ispahan , Iran .
Le pont Wetherby du XIIIe siècle enjambe la rivière Wharfe .

L' Oxford English Dictionary fait remonter l'origine du mot bridge à un mot anglais ancien brycg , du même sens. Le mot remonte directement au proto-indo-européen *bʰrēw-. Le mot pour le jeu de cartes du même nom a une origine différente.

Histoire

Pont saisonnier au nord de Jispa , HP, Inde. 2010
Ponts à Amsterdam , Pays - Bas

Les types de ponts les plus simples et les plus anciens étaient des tremplins . Les gens du néolithique ont également construit une forme de promenade à travers les marais; des exemples de tels ponts incluent le Sweet Track et le Post Track en Angleterre, vieux d'environ 6000 ans. Sans aucun doute, les peuples anciens auraient également utilisé des ponts en rondins ; c'est un pont en bois qui tombe naturellement ou qui est intentionnellement abattu ou placé en travers de cours d'eau. Certains des premiers ponts artificiels avec une portée importante étaient probablement des arbres abattus intentionnellement.

Parmi les plus anciens ponts en bois se trouve le Holzbrücke Rapperswil-Hurden traversant le lac supérieur de Zürich en Suisse ; les piles de bois préhistoriques découvertes à l'ouest du Seedamm remontent à 1523 av. La première passerelle en bois traversait le lac de Zurich, suivie de plusieurs reconstructions au moins jusqu'à la fin du IIe siècle de notre ère, lorsque l' Empire romain a construit un pont en bois de 6 mètres de large. Entre 1358 et 1360, Rudolf IV, duc d'Autriche , a construit un « nouveau » pont en bois sur le lac qui a été utilisé jusqu'en 1878 - mesurant environ 1 450 mètres (4 760 pieds) de long et 4 mètres (13 pieds) de large. Le 6 avril 2001, la passerelle en bois reconstruite a été ouverte, étant le plus long pont en bois de Suisse.

Le pont Arkadiko est l' un des quatre mycénienne encorbellement ponts partie d'un ancien réseau de routes, conçu pour accueillir des chars , entre le fort de Tiryns et la ville de Epidaure dans le Péloponnèse , en Grèce méridionale. Datant de l' âge du bronze grec (XIIIe siècle av. J.-C.), c'est l'un des plus anciens ponts en arc encore existants et utilisés. Plusieurs ponts en pierre voûtés intacts de l' époque hellénistique se trouvent dans le Péloponnèse.

Les plus grands constructeurs de ponts de l'antiquité étaient les anciens Romains . Les Romains ont construit des ponts en arc et des aqueducs qui pouvaient rester dans des conditions qui endommageraient ou détruiraient les conceptions antérieures. Certains sont debout aujourd'hui. Un exemple est le pont d'Alcántara , construit sur le fleuve Tage , en Espagne . Les Romains utilisaient également du ciment , ce qui réduisait la variation de résistance de la pierre naturelle. Un type de ciment, appelé pouzzolane , était composé d'eau, de chaux , de sable et de roche volcanique . Les ponts en brique et mortier ont été construits après l'ère romaine, car la technologie du ciment a été perdue (puis redécouverte plus tard).

En Inde, le traité d' Arthashastra de Kautilya mentionne la construction de barrages et de ponts. Un pont Mauryan près de Girnar a été arpenté par James Princep . Le pont a été emporté lors d'une inondation, puis réparé par Puspagupta, l'architecte en chef de l'empereur Chandragupta I . L'utilisation de ponts plus solides utilisant du bambou tressé et une chaîne de fer était visible en Inde vers le 4ème siècle. Un certain nombre de ponts, à la fois à des fins militaires et commerciales, ont été construits par l' administration moghole en Inde.

Bien que de grands ponts chinois de construction en bois existaient à l'époque des Royaumes combattants , le plus ancien pont de pierre encore en vie en Chine est le pont Zhaozhou , construit de 595 à 605 après JC pendant la dynastie Sui . Ce pont est également important sur le plan historique car il s'agit du plus ancien pont à arc segmentaire en pierre à allège ouvert du monde . Les ponts à arc segmentaire européens remontent au moins au pont d'Alconétar (environ au IIe siècle après J.-C.), tandis que l'énorme pont de Trajan de l'époque romaine (105 après J.

Les ponts de corde , un simple type de pont suspendu , étaient utilisés par la civilisation inca dans les montagnes des Andes en Amérique du Sud, juste avant la colonisation européenne au XVIe siècle.

Les Ashanti ont construit des ponts sur les ruisseaux et les rivières. Ils ont été construits en martelant quatre gros camions à fourches dans le lit du cours d'eau, en plaçant des poutres le long de ces piliers fourchus, puis en positionnant des traverses qui ont finalement été recouvertes de quatre à six pouces de terre.

Au cours du XVIIIe siècle, de nombreuses innovations ont été apportées à la conception des ponts en bois par Hans Ulrich Grubenmann , Johannes Grubenmann et d'autres. Le premier livre sur l'ingénierie des ponts a été écrit par Hubert Gautier en 1716.

Une percée majeure dans la technologie des ponts est survenue avec l'érection du pont de fer dans le Shropshire, en Angleterre, en 1779. Il a utilisé pour la première fois de la fonte comme arches pour traverser la rivière Severn. Avec la révolution industrielle du XIXe siècle, des systèmes de fermes en fer forgé ont été développés pour les ponts plus grands, mais le fer n'a pas la résistance à la traction pour supporter de grandes charges. Avec l'avènement de l'acier, qui a une haute résistance à la traction, des ponts beaucoup plus grands ont été construits, beaucoup utilisant les idées de Gustave Eiffel .

Le pont couvert à West Montrose, Ontario , Canada

Au Canada et aux États-Unis, de nombreux ponts couverts en bois ont été construits de la fin des années 1700 à la fin des années 1800, rappelant les conceptions antérieures de l' Allemagne et de la Suisse . Certains ponts couverts ont également été construits en Asie. Plus tard, certains étaient en partie en pierre ou en métal, mais les fermes étaient généralement encore en bois; aux États-Unis, il y avait trois styles de fermes, le Queen Post, le Burr Arch et le Town Lattice. Des centaines de ces structures existent encore en Amérique du Nord. Ils ont été portés à l'attention du grand public dans les années 1990 par le roman, le film et la pièce Les ponts du comté de Madison .

En 1927, le pionnier du soudage Stefan Bryła a conçu le premier pont routier soudé au monde, le pont Maurzyce qui a ensuite été construit sur la rivière Słudwia à Maurzyce près de owicz , en Pologne en 1929. En 1995, l' American Welding Society a décerné le prix Historic Welded Structure Award pour le pont vers la Pologne.

Types de ponts

Les ponts peuvent être classés de plusieurs manières différentes. Les catégories courantes comprennent le type d'éléments structurels utilisés, par ce qu'ils transportent, s'ils sont fixes ou mobiles, et par les matériaux utilisés.

Types de structures

Les ponts peuvent être classés selon la façon dont les actions de traction , compression , flexion , torsion et cisaillement sont réparties à travers leur structure. La plupart des ponts utiliseront tous ces éléments dans une certaine mesure, mais seuls quelques-uns prédomineront. La séparation des forces et des moments peut être assez claire. Dans un pont suspendu ou à haubans, les éléments en tension sont de forme et de placement distincts. Dans d'autres cas, les forces peuvent être réparties entre un grand nombre de membres, comme dans une ferme.

BeamBridge-diagram.svgPont de faisceau
Les ponts à poutres sont des poutres horizontales supportées à chaque extrémité par des unités de sous-structure et peuvent être soit simplement supportées lorsque les poutres ne se connectent que sur une seule travée, soit continues lorsque les poutres sont reliées sur deux ou plusieurs travées. Lorsqu'il y a plusieurs travées, les appuis intermédiaires sont appelés piles . Les premiers ponts à poutres étaient de simples rondins qui traversaient des ruisseaux et des structures simples similaires. À l'époque moderne, les ponts à poutres peuvent aller des petites poutres en bois aux grandes caisses en acier. La force verticale sur le pont devient une charge de cisaillement et de flexion sur la poutre qui est transférée sur toute sa longueur aux sous-structures de chaque côté. Elles sont généralement en acier, en béton ou en bois. Les ponts à poutres et les ponts à poutres en plaques , généralement en acier, sont des types de ponts à poutres. Les ponts à poutres-caissons , fabriqués à partir d'acier, de béton ou des deux, sont également des ponts à poutres. Les travées des ponts à poutres dépassent rarement 250 pieds (76 m) de long, car les contraintes de flexion augmentent proportionnellement au carré de la longueur (et la déflexion augmente proportionnellement à la 4e puissance de la longueur). Cependant, la travée principale du pont Rio-Niteroi , un pont à poutres-caissons, est de 300 mètres (980 pieds).

Le pont à poutres le plus long du monde est le Lake Pontchartrain Causeway dans le sud de la Louisiane aux États-Unis, à 23,83 miles (38,35 km), avec des travées individuelles de 56 pieds (17 m). Les ponts à poutres sont le type de pont le plus simple et le plus ancien utilisé aujourd'hui, et sont un type populaire.

TrussBridge-diagram.svgPont en treillis
Un pont en treillis est un pont dont la superstructure porteuse est composée d'un treillis. Cette ferme est une structure d'éléments connectés formant des unités triangulaires. Les éléments connectés (généralement droits) peuvent être soumis à des contraintes de traction, de compression ou parfois des deux en réponse à des charges dynamiques. Les ponts en treillis sont l'un des plus anciens types de ponts modernes. Les types de base de ponts en treillis présentés dans cet article ont des conceptions simples qui pourraient être facilement analysées par les ingénieurs du XIXe et du début du XXe siècle. Un pont en treillis est économique à construire en raison de son utilisation efficace des matériaux.
CantileverBridge-diagram.svgPont en porte-à-faux
Les ponts en porte- à- faux sont construits à l'aide de porte- à- faux - des poutres horizontales supportées à une seule extrémité. La plupart des ponts en porte-à-faux utilisent une paire de travées continues qui s'étendent des côtés opposés des piliers de support pour se rencontrer au centre de l'obstacle que le pont traverse. Les ponts en porte-à-faux sont construits en utilisant à peu près les mêmes matériaux et techniques que les ponts à poutres. La différence vient de l'action des forces à travers le pont.

Certains ponts en porte-à-faux ont également une poutre plus petite reliant les deux porte-à-faux, pour plus de résistance.

Le plus grand pont en porte-à-faux est le pont de Québec de 549 mètres (1801 pieds) au Québec, Canada.

ArchBridge-diagram.svgPont en arc
Les ponts en arc ont des culées à chaque extrémité. Le poids du pont est poussé dans les culées de chaque côté. Les premiers ponts en arc connus ont été construits par les Grecs et comprennent le pont Arkadiko .

Avec une portée de 220 mètres (720 pieds), le pont Solkan sur la rivière Soča à Solkan en Slovénie est le deuxième plus grand pont de pierre au monde et le plus long pont de pierre de chemin de fer. Il a été achevé en 1905. Son arc, qui a été construit à partir de plus de 5 000 tonnes (4 900 tonnes longues; 5 500 tonnes courtes) de blocs de pierre en seulement 18 jours, est la deuxième plus grande arche de pierre au monde, dépassée seulement par le Friedensbrücke ( Syratalviadukt) à Plauen , et la plus grande arche de pierre de chemin de fer. L'arc du Friedensbrücke, construit la même année, a une portée de 90 m (295 pi) et traverse la vallée de la rivière Syrabach . La différence entre les deux est que le pont Solkan a été construit à partir de blocs de pierre, tandis que le Friedensbrücke a été construit à partir d'un mélange de pierre concassée et de mortier de ciment.

Le plus grand pont en arc du monde est le pont Chaotianmen sur le fleuve Yangtze avec une longueur de 1 741 m (5 712 pi) et une travée de 552 m (1 811 pi). Le pont a été inauguré le 29 avril 2009 à Chongqing , en Chine.

TiedarchBridge-diagram.svgPont en arc attaché
Les ponts en arc brisé ont une superstructure en forme d'arc, mais diffèrent des ponts en arc conventionnels. Au lieu de transférer le poids du pont et les charges de trafic en forces de poussée dans les culées, les extrémités des arches sont retenues par une tension dans la membrure inférieure de la structure. On les appelle aussi arcs en corde d'arc.
SuspensionBridge-diagram.svgPont suspendu
Les ponts suspendus sont suspendus à des câbles. Les premiers ponts suspendus étaient faits de cordes ou de vignes recouvertes de morceaux de bambou. Dans les ponts modernes, les câbles sont suspendus à des pylônes fixés à des caissons ou des batardeaux. Les caissons ou batardeaux sont implantés profondément dans le lit du lac, de la rivière ou de la mer. Les sous-types comprennent les simples pont suspendu , le Pont caténaire , le pont suspendu underspanned , le pont suspendu pont suspendu , et le pont suspendu auto-ancré . Il y a aussi ce qu'on appelle parfois un pont « semi-suspendu », dont le Ferry Bridge de Burton-upon-Trent est le seul de son genre en Europe.

Le pont suspendu le plus long du monde est le pont Akashi Kaikyō de 3 909 m (12 825 pi) au Japon.

CableStayedBridge-diagram.svgPont suspendu
Les ponts à haubans , comme les ponts suspendus, sont maintenus par des câbles. Cependant, dans un pont à haubans, moins de câble est nécessaire et les tours qui maintiennent les câbles sont proportionnellement plus hautes. Le premier pont à haubans connu a été conçu en 1784 par CT (ou CJ) Löscher.

Le pont à haubans le plus long depuis 2012 est le pont Russky de 1 104 m (3 622 pi) à Vladivostok , en Russie .

Certains ingénieurs subdivisent les ponts à «poutres» en dalles, poutres et dalles et poutres-caissons en fonction de leur section transversale. Une dalle peut être pleine ou vide (bien que cela ne soit plus privilégié pour des raisons d'inspectabilité) tandis que les poutres et dalles sont constituées de poutres en béton ou en acier reliées par une dalle en béton. Une section transversale de poutre-caisson est constituée d'un caisson unicellulaire ou multicellulaire. Ces dernières années, la construction intégrale de ponts est également devenue populaire.

Ponts fixes ou mobiles

Déplacement d'un pont Bloomingdale Trail d'Ashland à Western à Chicago .

La plupart des ponts sont des ponts fixes, ce qui signifie qu'ils n'ont aucune pièce mobile et restent au même endroit jusqu'à ce qu'ils échouent ou soient démolis. Les ponts temporaires, tels que les ponts Bailey , sont conçus pour être assemblés, démontés, transportés vers un site différent et réutilisés. Ils sont importants dans le génie militaire et sont également utilisés pour transporter le trafic pendant la reconstruction d'un vieux pont. Les ponts mobiles sont conçus pour s'éloigner des bateaux ou d'autres types de trafic, qui seraient autrement trop hauts pour être installés. Ceux-ci sont généralement alimentés électriquement.

Transporteur de pont-citerne de l'armée des États-Unis. Ce sont des ponts mobiles ; les chars et autres véhicules peuvent les utiliser pour franchir certains obstacles.

Le transporteur de pont de réservoir (TBT) a les mêmes performances de cross-country qu'un réservoir même lorsqu'il est complètement chargé. Il peut déployer, déposer et charger des ponts indépendamment, mais il ne peut pas les récupérer.

longs ponts

Le pont George Washington à deux étages , reliant New York au comté de Bergen , dans le New Jersey , aux États-Unis, est le pont le plus fréquenté au monde, transportant 102 millions de véhicules par an.

Les ponts à deux étages (ou à deux étages) ont deux niveaux, comme le pont George Washington , reliant New York au comté de Bergen , New Jersey , États-Unis, en tant que pont le plus fréquenté au monde, transportant 102 millions de véhicules par an ; Les travaux de fermes entre les niveaux de la chaussée ont donné de la rigidité aux chaussées et réduit le mouvement du niveau supérieur lorsque le niveau inférieur a été installé trois décennies après le niveau supérieur. Le pont Tsing Ma et le pont Kap Shui Mun à Hong Kong ont six voies sur leurs ponts supérieurs, et sur leurs ponts inférieurs, il y a deux voies et une paire de voies pour les trains de métro MTR . Certains ponts à deux niveaux n'utilisent qu'un seul niveau pour la circulation routière ; le pont de l'avenue Washington à Minneapolis réserve son niveau inférieur au trafic automobile et ferroviaire léger et son niveau supérieur au trafic piéton et cycliste (essentiellement des étudiants de l' Université du Minnesota ). De même, à Toronto , le viaduc Prince Edward a cinq voies de circulation automobile, des voies cyclables et des trottoirs sur son pont supérieur; et une paire de voies pour la ligne de métro Bloor-Danforth sur son pont inférieur. La travée ouest du pont San Francisco-Oakland Bay a également deux niveaux.

Le pont de haut niveau de Robert Stephenson sur la rivière Tyne à Newcastle upon Tyne , achevé en 1849, est un des premiers exemples de pont à deux étages. Le niveau supérieur porte une voie ferrée et le niveau inférieur est utilisé pour le trafic routier. D'autres exemples incluent le pont Britannia sur le détroit de Menai et le pont Craigavon à Derry , en Irlande du Nord . Le pont de l' Orresund entre Copenhague et Malmö se compose d'une autoroute à quatre voies au niveau supérieur et de deux voies ferrées au niveau inférieur. Le Tower Bridge à Londres est un autre exemple de pont à deux niveaux, dont la section centrale est constituée d'une travée basculante et d'une passerelle surélevée .

Viaducs

Un viaduc est composé de plusieurs ponts reliés en une structure plus longue. Les ponts les plus longs et certains des plus hauts sont des viaducs, tels que la chaussée du lac Pontchartrain et le viaduc de Millau .

Pont à plusieurs voies

Le Tridge est un type de pont à plusieurs voies

Un pont à plusieurs voies a au moins trois travées distinctes qui se rejoignent près du centre du pont. Les ponts à plusieurs voies avec seulement trois travées apparaissent sous la forme d'un « T » ou d'un « Y » lorsqu'ils sont vus de dessus. Les ponts multivoies sont extrêmement rares. Le Tridge , le Margaret Bridge et le Zanesville Y-Bridge en sont des exemples.

Types de ponts par utilisation

Un pont peut être classé par ce qu'il est conçu pour transporter, comme les trains, la circulation piétonne ou routière ( pont routier ), un pipeline ou une voie navigable pour le transport de l'eau ou le trafic de barges. Un aqueduc est un pont qui transporte de l'eau, ressemblant à un viaduc, qui est un pont qui relie des points d'égale hauteur. Un pont rail-route transporte à la fois le trafic routier et ferroviaire. Overway est un terme pour un pont qui sépare le trafic d'intersection incompatible, en particulier la route et le rail. Un pont peut transporter des lignes électriques aériennes, tout comme le pont de Storstrøm .

Certains ponts accueillent d'autres usages, comme la tour du pont Nový Most à Bratislava , qui abrite un restaurant, ou un pont-restaurant qui est un pont construit pour servir de restaurant. D'autres tours de pont suspendu portent des antennes de transmission.

Les écologistes utilisent des passages supérieurs pour la faune afin de réduire la fragmentation de l'habitat et les collisions entre les animaux et les véhicules. Les premiers ponts animaliers ont vu le jour en France dans les années 1950, et ces types de ponts sont maintenant utilisés dans le monde entier pour protéger la grande et la petite faune.

Les ponts sont également sujets à des utilisations imprévues. Les zones sous certains ponts sont devenues des abris de fortune et des maisons pour les sans-abri, et les sous-bois des ponts du monde entier sont des taches de graffitis répandus. Certains ponts attirent les personnes qui tentent de se suicider et sont connus sous le nom de ponts suicidaires .

Types de ponts par matériau

Le pont de fer achevé en 1781 fut le premier pont en fonte.
Krämerbrücke à Erfurt , Allemagne - avec des bâtiments à colombages
Petit pont de pierre, Othonoi , Grèce

Les matériaux utilisés pour construire la structure sont également utilisés pour classer les ponts. Jusqu'à la fin du XVIIIe siècle, les ponts étaient faits de bois, de pierre et de maçonnerie. Les ponts modernes sont actuellement construits en béton, en acier, en polymères renforcés de fibres (PRF), en acier inoxydable ou en combinaisons de ces matériaux. Des ponts vivants ont été construits avec des plantes vivantes telles que les racines des arbres Ficus elastica en Inde et les vignes de glycine au Japon.

Type de pont Les matériaux utilisés
Cantilever Pour les petites passerelles, les porte-à-faux peuvent être de simples poutres ; cependant, les grands ponts en porte-à-faux conçus pour gérer le trafic routier ou ferroviaire utilisent des fermes construites en acier de construction ou des poutres-caissons construites en béton précontraint .
Suspension Les câbles sont généralement constitués de câbles en acier galvanisé au zinc , ainsi que la majeure partie du pont, mais certains ponts sont encore en béton armé .
Cambre Pierre , brique et autres matériaux de ce type qui sont résistants à la compression et quelque peu au cisaillement.
Rayonner Les ponts à poutres peuvent utiliser du béton précontraint, un matériau de construction peu coûteux, qui est ensuite noyé avec des barres d' armature . Le pont résultant peut résister à la fois aux forces de compression et de tension.
Charpente Les pièces triangulaires des ponts en treillis sont fabriquées à partir de barres droites et en acier, selon les conceptions des ponts en treillis.

Analyse et conception

Viaduc routier en construction en 2021, sur l' Interstate 5 à Burbank, Californie

Contrairement aux bâtiments dont la conception est dirigée par des architectes, les ponts sont généralement conçus par des ingénieurs. Cela découle de l'importance des exigences techniques; à savoir franchir l'obstacle et avoir la durabilité pour survivre, avec un minimum d'entretien, dans un environnement extérieur agressif. Les ponts sont d'abord analysés ; les distributions de moment de flexion et de force de cisaillement sont calculées en raison des charges appliquées. Pour cela, la méthode des éléments finis est la plus répandue. L'analyse peut être à une, deux ou trois dimensions. Pour la majorité des ponts, un modèle de plaque bidimensionnel (souvent avec des poutres de raidissement) est suffisant ou un modèle d'éléments finis de relevé. À la fin de l'analyse, le pont est conçu pour résister aux moments de flexion et aux forces de cisaillement appliqués, les tailles de section sont sélectionnées avec une capacité suffisante pour résister aux contraintes. De nombreux ponts sont fabriqués en béton précontraint qui a de bonnes propriétés de durabilité, soit par précontrainte des poutres avant l'installation, soit par post-tension sur site.

Dans la plupart des pays, les ponts, comme les autres structures, sont conçus selon les principes de conception des facteurs de charge et de résistance (LRFD). En termes simples, cela signifie que la charge est pondérée par un facteur supérieur à l'unité, tandis que la résistance ou la capacité de la structure est pondérée par un facteur inférieur à l'unité. L'effet de la charge pondérée (contrainte, moment de flexion) doit être inférieur à la résistance pondérée à cet effet. Ces deux facteurs tiennent compte de l'incertitude et sont plus importants lorsque l'incertitude est plus grande.

Esthétique

Le Prins Clausbrug sur le canal Amsterdam-Rhin à Utrecht , Pays - Bas
Le site du patrimoine mondial de Stari Most (vieux pont) donne son nom à la ville de Mostar , en Bosnie-Herzégovine

La plupart des ponts ont une apparence utilitaire, mais dans certains cas, l'apparence du pont peut avoir une grande importance. C'est souvent le cas d'un grand pont qui sert d'entrée à une ville, ou qui enjambe une entrée principale du port. Ceux-ci sont parfois appelés ponts de signature. Les concepteurs de ponts dans les parcs et le long des promenades accordent également souvent plus d'importance à l'esthétique. Les exemples incluent les ponts en pierre le long de la Taconic State Parkway à New York.

Pont à l'aéroport de Gatwick , sous lequel les avions peuvent passer

En général, les ponts sont plus esthétiques s'ils sont de forme simple, le tablier est plus mince (proportionnellement à sa portée), les lignes de la structure sont continues et les formes des éléments structuraux reflètent les forces qui s'exercent sur eux. Pour créer une belle image, certains ponts sont construits beaucoup plus haut que nécessaire. Ce type, que l'on trouve souvent dans les jardins de style est-asiatique, est appelé pont lunaire , évoquant une pleine lune montante. D'autres ponts de jardin peuvent traverser uniquement un lit sec de cailloux lavés par les ruisseaux, destinés uniquement à donner une impression de ruisseau. Souvent dans les palais, un pont sera construit sur une voie navigable artificielle comme symbole d'un passage vers un lieu ou un état d'esprit important. Un ensemble de cinq ponts traverse une voie navigable sinueuse dans une cour importante de la Cité interdite à Pékin , en Chine . Le pont central était réservé exclusivement à l'usage de l'empereur et de l'impératrice, avec leurs accompagnateurs.

Entretien des ponts

Pont routier traité avec un traitement d'impact à haute fréquence

La durée de vie estimée des ponts varie entre 25 et 80 ans selon l'emplacement et le matériau. Cependant, les ponts peuvent vieillir cent ans avec un entretien et une réhabilitation appropriés. Maintenance des ponts consistant en une combinaison de surveillance et de tests de l'état de la structure. Ceci est réglementé par des normes d'ingénierie spécifiques à chaque pays et comprend une surveillance continue tous les trois à six mois, un test ou une inspection simple tous les deux à trois ans et une inspection majeure tous les six à dix ans. En Europe, le coût d'entretien est considérable et est plus élevé dans certains pays que les dépenses pour de nouveaux ponts. La durée de vie des ponts en acier soudés peut être considérablement prolongée par le post-traitement des transitions de soudure . Il en résulte un avantage potentiel élevé, en utilisant les ponts existants bien au-delà de la durée de vie prévue.

Chargement du trafic du pont

Alors que la réponse d'un pont à la charge appliquée est bien comprise, la charge de trafic appliquée elle-même fait toujours l'objet de recherches. Il s'agit d'un problème statistique car la charge est très variable, en particulier pour les ponts routiers. Les effets de charge dans les ponts (contraintes, moments fléchissants) sont conçus pour utiliser les principes de conception de charge et de facteur de résistance . Avant de prendre en compte l'incertitude, l'effet de charge est généralement considéré comme la valeur caractéristique maximale dans une période de retour spécifiée . Notamment, en Europe, c'est la valeur maximale attendue dans 1000 ans.

Les normes des ponts comprennent généralement un modèle de charge, réputé représenter la charge maximale caractéristique à prévoir dans la période de retour. Dans le passé, ces modèles de charge étaient approuvés par des comités d'experts de rédaction de normes, mais aujourd'hui, cette situation est en train de changer. Il est désormais possible de mesurer les composantes de la charge de trafic du pont, de peser des camions, en utilisant les technologies de pesée en mouvement (WIM). Avec des bases de données WIM étendues, il est possible de calculer l'effet de charge maximal attendu dans la période de retour spécifiée. Il s'agit d'un domaine de recherche actif, abordant les problèmes des voies de sens opposés, des voies côte à côte (dans le même sens), de la croissance du trafic, des véhicules avec ou sans permis et des ponts à longue portée (voir ci-dessous). Plutôt que de répéter ce processus complexe à chaque fois qu'un pont doit être conçu, les autorités de normalisation spécifient des modèles de charge notionnels simplifiés, notamment HL-93, destinés à donner les mêmes effets de charge que les valeurs maximales caractéristiques. L' Eurocode est un exemple de norme pour la charge du trafic sur les ponts qui a été développée de cette manière.

Charge de trafic sur les ponts à longue portée

Trafic sur Forth Road Bridge , en Écosse, avant qu'il ne soit fermé à la circulation générale. La circulation a maintenant été déplacée vers le Queensferry Crossing , que l'on peut voir sur la gauche.

La plupart des normes de pont ne s'appliquent qu'aux portées courtes et moyennes - par exemple, l'Eurocode n'est applicable que pour les longueurs chargées jusqu'à 200 m. Les portées plus longues sont traitées au cas par cas. Il est généralement admis que l'intensité de la charge diminue à mesure que la portée augmente, car la probabilité que de nombreux camions soient rapprochés et extrêmement lourds diminue à mesure que le nombre de camions impliqués augmente. Il est également généralement admis que les courtes portées sont régies par un petit nombre de camions circulant à grande vitesse, avec une tolérance pour la dynamique. D'autre part, les portées plus longues sont régies par un trafic encombré et aucune prise en compte de la dynamique n'est nécessaire. Le calcul de la charge due à la circulation congestionnée reste un défi car il existe un manque de données sur les écarts entre les véhicules, à la fois dans les voies et entre les voies, dans des conditions de congestion. Les systèmes de pesée en mouvement (WIM) fournissent des données sur les écarts entre les véhicules, mais ne fonctionnent bien que dans des conditions de circulation fluide. Certains auteurs ont utilisé des caméras pour mesurer les écarts et la longueur des véhicules dans des situations de bourrage et ont déduit des poids à partir des longueurs à l'aide des données WIM. D'autres ont utilisé la microsimulation pour générer des grappes typiques de véhicules sur le pont.

Vibration du pont

Les ponts vibrent sous charge et cela contribue, dans une plus ou moins grande mesure, aux contraintes. Les vibrations et la dynamique sont généralement plus importantes pour les structures élancées telles que les ponts piétonniers et les ponts routiers ou ferroviaires à longue portée. L'un des exemples les plus célèbres est le pont Tacoma Narrows qui s'est effondré peu de temps après sa construction en raison de vibrations excessives. Plus récemment, le Millennium Bridge à Londres a vibré excessivement sous la charge piétonne et a été fermé et équipé d'un système d'amortisseurs. Pour les ponts plus petits, la dynamique n'est pas catastrophique mais peut contribuer à une amplification supplémentaire des contraintes dues aux effets statiques. Par exemple, l'Eurocode pour le chargement des ponts spécifie des amplifications comprises entre 10 % et 70 %, selon la travée, le nombre de voies de circulation et le type de sollicitation (moment fléchissant ou effort tranchant).

Interaction dynamique véhicule-pont

De nombreuses études ont été menées sur l'interaction dynamique entre les véhicules et les ponts lors d'événements de passage de véhicules. Fryba a fait un travail de pionnier sur l'interaction d'une charge mobile et d'un faisceau Euler-Bernoulli. Avec une puissance de calcul accrue, les modèles d'interaction véhicule-pont (VBI) sont devenus de plus en plus sophistiqués. Le souci est que l'une des nombreuses fréquences naturelles associées au véhicule résonnera avec la première fréquence naturelle du pont. Les fréquences liées au véhicule comprennent le rebond du corps et le saut d'essieu, mais il existe également des pseudo-fréquences associées à la vitesse de franchissement du véhicule et de nombreuses fréquences associées au profil de surface. Compte tenu de la grande variété de véhicules lourds sur les ponts routiers, une approche statistique a été suggérée, avec des analyses VBI effectuées pour de nombreux événements de chargement statiquement extrêmes.

Défaillances de pont

La défaillance des ponts est une préoccupation particulière pour les ingénieurs en structure qui tentent d'apprendre des leçons vitales pour la conception, la construction et l'entretien des ponts .

L'échec des ponts a d'abord suscité l'intérêt national en Grande-Bretagne à l' époque victorienne, lorsque de nombreux nouveaux modèles étaient en cours de construction, utilisant souvent de nouveaux matériaux, certains d'entre eux échouant de manière catastrophique.

Aux États-Unis, le National Bridge Inventory suit les évaluations structurelles de tous les ponts, y compris les désignations telles que « structurellement déficiente » et « fonctionnellement obsolète ».

Surveillance de la santé du pont

Il existe plusieurs méthodes utilisées pour surveiller l'état des grandes structures comme les ponts. De nombreux ponts à longue portée sont désormais surveillés de manière routinière avec une gamme de capteurs. De nombreux types de capteurs sont utilisés, notamment des transducteurs de contrainte, des accéléromètres , des inclinomètres et des GPS. Les accéléromètres ont l'avantage d'être inertiels, c'est-à-dire qu'ils ne nécessitent pas de point de référence à partir duquel mesurer. C'est souvent un problème pour la mesure de distance ou de déviation, surtout si le pont est au-dessus de l'eau.

Une option pour la surveillance de l'intégrité structurelle est la "surveillance sans contact", qui utilise l' effet Doppler (décalage Doppler). Un faisceau laser d'un vibromètre laser Doppler est dirigé vers le point d'intérêt, et l'amplitude et la fréquence de vibration sont extraites du décalage Doppler de la fréquence du faisceau laser dû au mouvement de la surface. L'avantage de cette méthode est que le temps d'installation de l'équipement est plus rapide et, contrairement à un accéléromètre, cela permet des mesures sur plusieurs structures en un temps aussi court que possible. De plus, cette méthode peut mesurer des points spécifiques sur un pont qui pourraient être difficiles d'accès. Cependant, les vibromètres sont relativement chers et ont l'inconvénient qu'un point de référence est nécessaire pour mesurer.

Des instantanés dans le temps de l'état externe d'un pont peuvent être enregistrés à l'aide de Lidar pour faciliter l'inspection du pont. Cela peut fournir une mesure de la géométrie du pont (pour faciliter la construction d'un modèle informatique) mais la précision est généralement insuffisante pour mesurer les déflexions du pont sous charge.

Alors que les ponts modernes plus grands sont régulièrement surveillés électroniquement, les ponts plus petits sont généralement inspectés visuellement par des inspecteurs qualifiés. Le défi des ponts plus petits suscite un intérêt considérable dans la recherche, car ils sont souvent éloignés et n'ont pas d'alimentation électrique sur place. Les solutions possibles sont l'installation de capteurs sur un véhicule d'inspection spécialisé et l'utilisation de ses mesures pendant qu'il roule sur le pont pour déduire des informations sur l'état du pont. Ces véhicules peuvent être équipés d'accéléromètres, de gyromètres, de vibromètres laser Doppler et certains ont même la capacité d'appliquer une force de résonance à la surface de la route afin d'exciter dynamiquement le pont à sa fréquence de résonance.

Index visuel

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

  • Brown, David J. Bridges : Trois mille ans à défier la nature . Richmond Hill, Ontario : Firefly Books, 2005. ISBN  1-55407-099-6 .
  • Sandak, Cass R. Ponts . Un livre de merveilles modernes facile à lire. New York : F. Watts, 1983. ISBN  0-531-04624-9 .
  • Whitney, Charles S. Ponts du monde : leur conception et leur construction . Mineola, NY: Dover Publications, 2003. ISBN  0-486-42995-4 (Réédition intégrale de Bridges : a study in their art, science, and evolution . 1929.)

Liens externes