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OUVRAGES D'ART : CONSTRUCTION de PONTS et VIADUCS AUTOROUTIERS 06/01

"Grandruban" n'a retenu que des principes généraux relevant en premier lieu des ouvrages autoroutiers français non courants. Mais n'étant pas à l'abri d'un oubli ou d'une erreur, des compléments d'informations sont toujours les bienvenues. Merci !

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Pour beaucoup le viaduc ou le pont autoroutier n'est qu'un ouvrage d'une certaine longueur qui s’impose pour relier deux points lorsque les pentes sont trop fortes. Hors c'est plus complexe vu de près, à commencer par les études relatives à la nature du sol et à l'architecture. Ensuite vient la phase de construction aux techniques variées. Et c'est loin d'être terminé : Comme un viaduc est un ouvrage "vivant", il faudra suivre son évolution, l'entretenir en remplaçant les cables en acier ou encore en bouchant les fissures pouvant apparaitre au fil du temps, controler aussi les mouvements du terrain.

------------- TYPOLOGIE -------------

Un viaduc est constitué par des piles et un tablier. Le nombre de piles voulues et la longueur du tablier imposent la nature de l'ouvrage. Ainsi, on utilisera le pont à haubans pour franchir un fleuve, avec un tablier de grande longueur et un minimum de piles. Pour un ouvrage court et un minimum de piles on utilisera un pont à béquilles. Pour un ouvrage sans contrainte du nombre de piles, le viaduc à travées continues sera retenu. Les autres contraintes dans le choix de l'ouvrage sont essentiellement liées à l'esthétique et à la nature du sol.

1) - Viaduc à travées continues (le plus courant) en béton précontraint, ou à ossature metallique, ou à ossature mixte :

C.Chauplannaz - 1997 Viaduc en béton, Bellegarde (A40)

2) - Pont à haubans (métal / béton) :

Source IBAP Pont de Normandie (A29)

3) - Pont suspendu (métal / béton) : Viaduc du Chavanon (a89/texte et photo - Copyright Marc Olivier Agnes)

4) - Pont à Béquilles obliques (métal / béton) : Viaduc de Garabit (a75)

5) - Pont en arc (métal / béton) : Bayonne Bridge (U.S.A)

------------- METHODES DE CONSTRUCTION (béton précontraint) -------------

Les méthodes de construction sont influencées par la nature de l'ouvrage, le coût, le choix du constructeur, et surtout les caractéristiques géographiques. Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour un même ouvrage.

Un viaduc est constitué par des piles et un tablier. Les éléments constituant la pile d'un viaduc sont soit préfabriquées dans une usine, soit coulées successivement en place. Les piles doivent s'appuyer sur une couche géologique stable. Le tablier est constitué de voussoirs, là aussi préfabriqués ou coulés en place. En général, l’autoroute comporte un viaduc par sens de circulation. Une autre solution, permettant parfois de gagner du temps et de l’argent, consiste à constituer un seul et même ouvrage pour les deux sens de circulation grâce à un caisson bicellulaire comme pour le viaduc de Gennevilliers (A15) ou bien monocellulaire comme pour le viaduc de Poncin (A40-S.A.P.R.R).

Source IBAP Amorce du viaduc de Bellegarde (A40), avec poutre de lancement

Tous les voussoirs du viaduc sont pressés les uns aux autres par des câbles de précontrainte qui peuvent être placés pendant l’assemblage ou bien dès la fin de la construction. Des mesures sont faites tous les jours pour contrôler que le tablier reste bien conforme à ce qu’il devra être une fois terminé. Suite à ces mesures, des corrections sont éventuellement faites. La rigueur du travail et des contrôles permettent des erreurs infimes de trois ou quatre centimètres. Une fois construits et au fil des années, les ouvrages d’art font l’objet de mesures régulières visant à prévenir les mouvements de l’ouvrage causés, en particulier, par les mouvements du sol. Si ces mouvements se confirment et que l’ouvrage est en péril, des solutions peuvent être apportées. On peut verrouiller le sol ou encore rajouter des câbles de précontraintes au viaduc. Un viaduc peut également être conçu pour résister aux séismes.

1) Encorbellement successif (le plus courant):

Le premier voussoir est fixé sur le sommet de la pile. Le deuxième voussoir vient ensuite se fixer provisoirement au premier avec des barres horizontales. Le troisième voussoir est lui fixé de la même façon, de l'autre côté de la pile pour rétablir l’équilibre. Les voussoirs présents de chaque côté du premier élément placé sur la pile vont être fixés de manière définitive par des câbles de précontrainte. L’opération, en rétablissant continuellement l'équilibre de chaque côté de la pile, est répétée jusqu'à la jonction des chantiers voisins. Le dernier élément est fait sur mesure.

1a) Encorbellement (utilisation d'une poutre de lancement) :

1b) Encorbellement (utilisation d'un portique sur rail) :

1c) Encorbellement (utilisation d'un engin automoteur) :

1d) Encorbellement (Avancement haubanné) :

La partie réalisée soutient la partie en suspension dans le vide, tant que la pile suivante n'est pas atteinte. Le principe est répété autant de fois que nécessaire, de pile en pile.

C.Chauplannaz - 1994 A40, Les Neyrolles

2) Poussage :

Le poussage consiste a construire l’ouvrage sur le rebord de plateau et à pousser au fur et à mesure le tablier du viaduc sur les piles. Des vérins soulèvent le tablier pesant plusieurs centaines de tonnes puis d’autres vérins le poussent sur une vingtaine de centimètres. Les vérins de soulèvement se déplacent avec le tablier en glissant sur une semelle spéciale. Les vérins horizontaux arrivés en bout de course font revenir les vérins de soulèvement. L’opération est répétée autant de fois que nécessaire.

------------- REGARD SUR LES TITANS -------------

A40 : Les geants de béton et d'acier y sont les rois -> Poncin, Nantua, Neyrolles, Sylans, Charix, Lalleyriat, Frébuge, Tacon, Châtillon, Bellegarde et Bois-d'Arlod évoquent dans leur majestueuse réalité le savoir faire de nos plus hauts génies de ces travaux civils. Certains de ces ouvrages ont d'étonnantes caractéristiques :

- Lorsque l’autoroute doit traverser une zone géologique très instable, soumise aux glissements de terrain, le viaduc est une solution intelligente au problème. Mais encore faut-il trouver une assise stable pour les piles de ce viaduc. Le viaduc de Bois-d’Arlod (A.T.M.B), sur les hauteurs de Bellegarde dans l’Ain, est un cas spécifique sur un site soumis à 1 ou 2cm de glissement par an. Les piles de ce viaduc reposent à 30m au-dessous du sol et sont entourées d’un cylindre de 9m de diamètre en béton, décalé pour permettre à ce dernier de se déplacer sans toucher la pile - soit 1,50 mètres d’espace libre, alors que le viaduc culmine à seulement 6m du sol environ. Si le glissement se prolonge durablement, de nouveaux travaux seraient effectués pour éviter que le cylindre touche les fondations du viaduc.

- Le viaduc de Nantua (S.A.P.R.R - Ruban d’or 91), dont le tablier a été coulé en place, s’achève dans le tunnel de Chamoise par un très gros contrepoids en béton, jouant le rôle d'une pile, de 35x9m.

- Les viaducs de Sylans et des Neyrolles (S.A.P.R.R - Ruban d’or 91) ont reçu un procédé unique de fabrication des voussoirs qui sont ajourés, ne laissant apparaître qu’une structure en X donnant une qualité esthétique exceptionnelle à l’ouvrage. Cette innovation qui visait l’allégement de l’ouvrage a permis de diminuer le nombre de piles, renforçant ainsi l’esthétisme et surtout la baisse des coûts.

C.Chauplannaz - 1993 Viaduc de Sylans (A40), à treillis spacial

------------- DES SITES POUR RETROUVER LES VIADUCS AUTOROUTIERS -------------

ibapwww.epfl.ch/photos (Base de données sur les ponts et viaducs)

www.structurae.de (Base de données sur les ponts et viaducs)

www.asf.fr/construction/expos/index.htm (Expo photos sur la construction des viaducs de l'A89)

www.multimania.com/a89 (Pour découvrir les viaducs de l'A89 actuellement en construction)

www.amikpon.org/A89/bergeres.html (viaduc des Bergères - A89)

www.chez.com/photolot/a20.htm (Pour découvrir des viaducs de l'A20)

www.viaducdemillau.com (Pour découvrir le futur viaduc de Millau, et celui de Verrières - A75)

www.havre.cci.fr/ponts/Normandie.asp (Le site du pont de Normandie - A29)

www.asco-travaux-publics.org (Site de l'Association pour la Connaissance des Travaux Publics)

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Pour retrouver les anciens thèmes du trimestre :

L'autoroute ferroviaire (Décembre 2000)