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ESTP TP3 Option RO Cours de ponts Auteurs : Pierre PAILLUSSEAU Gilles LACOSTE J

ESTP TP3 Option RO Cours de ponts Auteurs : Pierre PAILLUSSEAU Gilles LACOSTE Jean Louis MICHOTEY Professeurs : Pierre PEYRAC Gilles LACOSTE Bertrand THIDET Serge MONTENS Aurélie VIVIER Philippe JANDIN Août 2016 Cours de Ponts page 2 Table des matières 1. LES DONNEES DU PROJET D'OUVRAGE D'ART........................................... 8 1.1 INTRODUCTION.......................................................................................... 8 1.1.1 Types de voiries................................................................................................................. 8 1.2 LE DEROULEMENT DU PROJET D'OUVRAGE d'ART .............................. 8 1.2.1 Différentes catégories d'ouvrages ..................................................................................... 9 1.2.2 Etapes du projet................................................................................................................. 9 1.3 CLASSIFICATION DES DONNEES DU PROJET.................................. 12 1.4 LES DONNEES ADMINISTRATIVES ........................................................ 13 1.4.1 Identification des intervenants ......................................................................................... 13 1.4.2 Définition de la mission.................................................................................................... 13 1.5 LES DONNEES D'ENVIRONNEMENT ...................................................... 14 1.5.1 Définition du site .............................................................................................................. 14 1.5.2 Qualité du site.................................................................................................................. 14 1.5.3 Ouvrages existants .......................................................................................................... 14 1.5.4 Protection de l'environnement ......................................................................................... 14 1.6 LES DONNEES NATURELLES ................................................................. 15 1.6.1 Description de la brèche.................................................................................................. 15 1.6.2 Données géologiques et géotechniques ......................................................................... 15 1.6.3 Données hydrauliques ..................................................................................................... 16 1.6.4 Les données climatiques ................................................................................................. 19 1.6.5 Les données sismologiques ............................................................................................ 21 1.7 LES DONNEES FONCTIONNELLES ........................................................ 21 1.7.1 Données relatives à la voie portée .................................................................................. 21 1.7.2 Données relatives à l'obstacle franchi ............................................................................. 27 1.7.3 Données relatives aux équipements ............................................................................... 30 1.7.4 Actions d'origine fonctionnelle ......................................................................................... 31 1.8 LES DONNEES ARCHITECTURALES...................................................... 42 1.8.1 Intention esthétique ......................................................................................................... 42 1.8.2 Analyse architecturale ..................................................................................................... 42 1.8.3 La responsabilité architecturale....................................................................................... 43 1.9 LES DONNEES DE GESTION ET DE MAINTENANCE ............................ 43 1.9.1 Nécessité d'une gestion................................................................................................... 43 1.9.2 Incidence de la conception .............................................................................................. 43 2. CLASSIFICATION DES PONTS....................................................................... 45 2.1 INTRODUCTION........................................................................................ 45 2.2 CLASSIFICATION SELON LE MODE DE FONCTIONNEMENT............... 45 2.2.1 Ponts cadres ou portiques............................................................................................... 45 Cours de Ponts page 3 2.2.2 Ponts fonctionnant en poutre........................................................................................... 45 2.2.3 Ponts à câbles ................................................................................................................. 46 2.2.4 Ponts en arc..................................................................................................................... 46 2.3 CLASSIFICATION SELON LA COUPE TRANSVERSALE........................ 46 2.4 CLASSIFICATION SELON LE MATERIAU................................................ 49 2.5 CLASSIFICATION SELON LE MODE DE CONSTRUCTION.................... 49 2.5.1 Construction sur échafaudages ou sur cintres ................................................................ 49 2.5.2 Construction sur cintres mobiles...................................................................................... 50 2.5.3 Construction par la méthode des encorbellements successifs ....................................... 50 2.5.4 Construction ailleurs qu'à l'emplacement définitif............................................................ 50 2.5.5 Préfabrication................................................................................................................... 52 3. LES PONTS CONSTRUITS SUR CINTRES OU ECHAFAUDAGES ............... 54 3.1 GENERALITES .......................................................................................... 54 3.1.1 Les échafaudages ........................................................................................................... 54 3.1.2 Les cintres........................................................................................................................ 55 3.1.3 Platelage.......................................................................................................................... 55 3.2 VARIANTES DE CONSTRUCTION ........................................................... 56 3.2.1 Phasage de construction ................................................................................................. 56 3.2.2 Construction en sur-gabarit ............................................................................................. 58 4. LES PONTS TYPES DU SETRA...................................................................... 61 4.1 HISTORIQUE............................................................................................. 61 4.2 Les ponts cadres et portiques en béton armé ............................................ 62 4.3 P.I.C.F........................................................................................................ 62 4.3.1 Morphologie ..................................................................................................................... 62 4.3.2 Domaine d'emploi ............................................................................................................ 64 4.3.3 Dimensionnement............................................................................................................ 64 4.4 P.I.P.O........................................................................................................ 66 4.4.1 Morphologie ..................................................................................................................... 66 4.4.2 Domaine d'emploi ............................................................................................................ 67 4.4.3 Dimensionnement............................................................................................................ 68 4.5 P.O.D. ........................................................................................................ 68 4.5.1 Morphologie ..................................................................................................................... 68 4.5.2 Domaine d'emploi ............................................................................................................ 70 4.5.3 Dimensionnement............................................................................................................ 70 4.6 Les ponts dalles armés ou précontraints.................................................... 71 4.6.1 Morphologie ..................................................................................................................... 71 4.6.2 Domaine d'emploi ............................................................................................................ 72 4.6.3 Dimensionnement............................................................................................................ 74 4.7 Les Dalles Nervurées................................................................................. 76 4.7.1 Généralités....................................................................................................................... 76 4.7.2 Domaine d'emploi ............................................................................................................ 76 4.7.3 Dimensionnement du tablier............................................................................................ 77 4.7.4 Adaptation à la brèche..................................................................................................... 80 4.7.5 Matériaux ......................................................................................................................... 80 4.8 LES PONTS A BEQUILLES - P.S.B.Q....................................................... 81 4.8.1 Morphologie ..................................................................................................................... 81 Cours de Ponts page 4 4.8.2 Domaine d'emploi ............................................................................................................ 82 4.8.3 Dimensionnement............................................................................................................ 83 4.8.4 Béquilles .......................................................................................................................... 83 4.9 Les ponts à poutres en béton armé............................................................ 85 4.9.1 Morphologie ..................................................................................................................... 85 4.9.2 Domaine d'emploi ............................................................................................................ 86 4.9.3 Phasage de construction ................................................................................................. 86 5. LES PONTS A POUTRES PREFABRIQUES................................................... 87 5.1 LES PONTS A POUTRES PRECONTRAINTES PAR CABLES (V.I.P.P.). 87 5.1.1 Morphologie de la structure ............................................................................................. 87 5.1.2 Domaine d'emploi ............................................................................................................ 88 5.1.3 Avantages - Inconvénients .............................................................................................. 89 5.1.4 Dimensionnement............................................................................................................ 90 5.1.5 Conception du tablier....................................................................................................... 92 5.2 LES PONTS A POUTRES PREFABRIQUEES PRECONTRAINTES PAR ADHERENCE (PRAD).............................................................................. 101 5.2.1 Morphologie du tablier ................................................................................................... 101 5.2.2 Poutres........................................................................................................................... 102 5.2.3 Hourdis........................................................................................................................... 103 5.2.4 Entretoisement............................................................................................................... 103 5.2.5 Principe de construction ................................................................................................ 103 5.2.6 Domaine d'emploi .......................................................................................................... 103 5.2.7 Préfabrication des poutres............................................................................................. 104 5.3 LIAISON LONGITUDINALE ..................................................................... 105 5.3.1 Principe de la continuité mécanique.............................................................................. 105 5.3.2 Continuité apparente ..................................................................................................... 106 6. LES PONTS CONSTRUITS PAR ENCORBELLEMENT................................ 108 6.1 PRINCIPE DE CONSTRUCTION............................................................. 108 6.2 DOMAINE D'EMPLOI............................................................................... 109 6.3 SYSTEME STATIQUE ............................................................................. 110 6.3.1 Articulations à la clé....................................................................................................... 110 6.3.2 Appuis simples............................................................................................................... 110 6.3.3 Encastrement du tablier sur les piles............................................................................. 111 6.4 GEOMETRIE LONGITUDINALE.............................................................. 111 6.4.1 Balancement des travées .............................................................................................. 111 6.4.2 Elancement et forme de l'intrados ................................................................................. 113 6.5 PRINCIPE DE CABLAGE ........................................................................ 114 6.5.1 Précontrainte de fléau.................................................................................................... 114 6.5.2 Précontrainte de continuité............................................................................................ 114 6.5.3 Disposition transversale des câbles et déviations......................................................... 116 6.6 GEOMETRIE TRANSVERSALE .............................................................. 117 6.6.1 Choix du nombre de caissons ....................................................................................... 117 6.6.2 Dimensionnement de la coupe transversale ................................................................. 120 6.7 STABILITE DE FLEAUX ........................................................................ 121 6.8 MODES DE CONSTRUCTION .............................................................. 123 6.8.1 Construction traditionnelle par équipages mobiles........................................................ 123 Cours de Ponts page 5 6.8.2 Voussoirs préfabriqués .................................................................................................. 124 6.9 RATIOS.................................................................................................... 128 7. LES PONTS POUSSES.................................................................................. 129 7.1 DOMAINE D'EMPLOI............................................................................... 129 7.2 LES PONTS POUSSES D'UN SEUL COTE A TRAVEES MULTIPLES .. 130 7.2.1 Principe de construction ................................................................................................ 130 7.2.2 Dimensionnement.......................................................................................................... 131 7.2.3 Principe de câblage ....................................................................................................... 135 7.3 LES PONTS POUSSES DES DEUX COTES « L - 2L - L »..................... 138 7.3.1 Principe de construction ................................................................................................ 138 7.3.2 Dimensionnement.......................................................................................................... 140 7.3.3 Stabilité des fléaux au cours du poussage.................................................................... 141 7.3.4 Principe de câblage ....................................................................................................... 141 7.4 DISPOSITIFS DE HAUBANAGE ET AVANT-BECS ................................ 142 7.4.1 Avant-bec....................................................................................................................... 143 7.4.2 Mât de haubanage......................................................................................................... 143 7.5 RATIOS.................................................................................................... 145 8. LES PONTS METALLIQUES ......................................................................... 146 8.1 INTRODUCTION...................................................................................... 146 8.2 LE TABLIER............................................................................................. 146 8.2.1 La couverture................................................................................................................. 146 8.2.2 L'ossature ...................................................................................................................... 154 8.3 LE SYSTEME PORTEUR ........................................................................ 157 8.3.1 Les ponts à poutres ....................................................................................................... 158 8.3.2 Les ponts en arc ............................................................................................................ 165 8.4 LE CONTREVENTEMENT....................................................................... 174 8.5 LES PONTS A POUTRES LATERALES.................................................. 175 8.5.1 Introduction .................................................................................................................... 175 8.5.2 Domaine d'utilisation...................................................................................................... 175 8.5.3 Constitution des poutres latérales ................................................................................. 176 8.5.4 Tablier des ponts à poutres latérales ............................................................................ 180 8.5.5 Estimation du poids d'acier............................................................................................ 181 8.6 PONTS A POUTRES LATERALES EN TREILLIS ................................... 182 8.6.1 Introduction .................................................................................................................... 182 8.6.2 Poutre latérale triangulée............................................................................................... 182 8.6.3 Tablier............................................................................................................................ 184 8.6.4 Superstructures.............................................................................................................. 184 8.6.5 Annexes......................................................................................................................... 185 8.7 Estimation du poids des ossatures........................................................... 187 8.8 MONTAGE DES PONTS METALLIQUES ............................................... 188 8.8.1 Montage en encorbellement .......................................................................................... 188 8.8.2 Montage par lançage ..................................................................................................... 190 8.8.3 Mise en place par levage............................................................................................... 192 8.8.4 Mise en place par dispositif haubané ............................................................................ 193 8.8.5 Conclusion générale ...................................................................................................... 194 Cours de Ponts page 6 9. LES FONDATIONS......................................................................................... 195 9.1 GENERALITES ........................................................................................ 195 9.2 CLASSIFICATION DES FONDATIONS................................................... 195 9.2.1 Fondations directes ....................................................................................................... 195 9.2.2 Fondations par éléments interposés ............................................................................. 201 9.2.3 Fondations massives ..................................................................................................... 207 9.2.4 Choix d'un type de fondations ....................................................................................... 208 10. LES APPUIS DE PONTS - PILES ET CULEES.......................................... 212 10.1 CULEES................................................................................................... 212 10.1.1 Fonction des culées................................................................................................... 212 10.1.2 Dimensionnement des têtes de culées ..................................................................... 212 10.1.3 Les culées enterrées ................................................................................................. 214 10.1.4 Les culées remblayées ou apparentes...................................................................... 216 10.2 PILES....................................................................................................... 217 10.2.1 Dispositions des têtes de piles.................................................................................. 218 10.2.2 Aspects particuliers ................................................................................................... 218 10.2.3 Particularités liées aux types de tabliers ................................................................... 220 11. LES EQUIPEMENTS DES PONTS ............................................................. 227 11.1 Les dispositifs de retenue......................................................................... 228 11.2 Les appareils d’appui ............................................................................... 229 11.3 L'étanchéité du tablier .............................................................................. 233 11.4 La couche de roulement........................................................................... 235 11.5 Les joints des ponts routes ou de ponts rails ........................................... 235 11.5.1 Les joints de chaussées des ponts routes ................................................................ 236 11.5.2 Les joints des ponts rails ........................................................................................... 240 11.6 Les corniches ........................................................................................... 241 11.7 Les dispositifs d’évacuation des eaux ...................................................... 243 11.8 Les dispositifs de visite............................................................................. 243 11.9 Les dalles de transition............................................................................. 244 11.10 Les écrans ............................................................................................ 244 11.11 Les grilles du vide central ..................................................................... 244 11.12 Les réseaux divers................................................................................ 244 11.13 Les équipements spécifiques aux ouvrages ferroviaires ...................... 245 12. BIBLIOGRAPHIE ........................................................................................ 248 13. LEXIQUE DANS LE DOMAINE DES OUVRAGES D'ART......................... 254 Cours de Ponts page 7 AVANT PROPOS Ce cours de conception de ponts a été rédigé par : Pierre PAILLUSSEAU Gilles LACOSTE Jean Louis MICHOTEY Par ailleurs, il est inévitablement inspiré de documentations techniques dans le domaine des ouvrages d'art, publication du SETRA, dossiers des stages de formation continue de l'ENPC, revues spécialisées. Un certain nombre d'illustrations on d'ailleurs été empruntées à ces documents. Ce cours est destiné à donner aux élèves-ingénieurs une vue globale sur la conception des ponts. Il comprend un recensement des données du projet, étape essentielle pour que l'ouvrage projeté s'intègre correctement dans le site et remplisse bien sa fonction d'ouvrage de franchissement. Selon une démarche classique classifiant les ouvrages selon leur mode de construction, de nombreux chapitres sont consacrés aux tabliers de ponts : ponts courants construits sur échafaudages, ponts poussés, ponts construits par encorbellements successifs, ponts à poutres préfabriquées, ouvrages métalliques. Deux chapitres sont consacrés aux fondations et aux appuis. Un dernier chapitre est consacré aux équipements de tablier. Cours de Ponts page 8 1. LES DONNEES DU PROJET D'OUVRAGE D'ART 1.1 INTRODUCTION La conception d'un ouvrage d'art se fait toujours par étapes : Sur le plan administratif, ces étapes consistent en une étude préalable, puis en un projet d'ouvrage d'art (P.O.A.) pour les ouvrages non courants, pour déboucher sur le dossier de consultation des entreprises (D.C.E.). La réglementation régissant le uploads/Ingenierie_Lourd/ poly-oa-2016.pdf