Tout savoir sur
la construction métallique
Un pont mobile est une structure d’ingénierie qui englobe un large éventail de domaines techniques, notamment la construction métallique, la mécanique et l’hydraulique, démontrant ainsi une grande diversité de compétences requises.
La prépondérance des appuis est au cœur de l’ingénierie des ponts mobiles, assurant ainsi l’harmonie entre les aspects mécaniques et structuraux.
L’état de prépondérance des appuis est ce qui permet d’assurer le schéma mécanique souhaité pour le pont en position de service. D’une manière générale, le pont en service doit reposer sur ces appuis de service conçus pour ce schéma mécanique. En l’absence de cette condition de prépondérance, il y a un risque que le pont repose sur les dispositifs mécaniques de manœuvre sous l’effet du contrepoids, ce qui pourrait entraîner un soulèvement au niveau des appuis de volée ou un dysfonctionnement du processus de manœuvre.
Atteindre cet équilibre revêt une importance cruciale pour garantir le fonctionnement optimal de l’ouvrage. L’ingénieur doit démontrer la capacité de calculer la descente de charge sur les appuis pour chaque schéma mécanique du pont, tout au long du processus de manœuvre, couvrant ainsi les différentes positions du pont. Cette approche d’évaluation minutieuse joue un rôle indispensable pour assurer que le pont puisse résister de manière fiable aux contraintes dynamiques induites par le trafic, ainsi qu’aux opérations de manœuvre.
Cet article explore en détail les principes et les pratiques liés à la prépondérance des appuis, mettant en lumière son rôle essentiel dans le domaine des ouvrages d’art.
Cet article abordera le concept de prépondérance des appuis pour divers types de ponts mobiles, en commençant par les modèles les plus simples à calculer jusqu’aux modèles plus complexes.
Pour les ponts basculants, tout repose sur une modélisation rigoureuse qui inclut la prise en compte des charges permanentes, y compris les revêtements, l’équipement (vérins, appareils d’appui, etc.). Cette approche permet de déterminer la prépondérance des appuis. Cela s’explique par l’absence d’efforts externes nécessaires pour maintenir le pont en position de service, tels que les vérins sous les appuis pour les ponts tournants ou les tirants de contre-poids pour les pont-levis. La position de service est maintenue par un équilibre entre le poids de la structure métallique et le poids du contrepoids, garantissant ainsi que les appuis de volée ne se soulèvent pas.
En ce qui concerne les ponts de type levis, la détermination de la prépondérance des appuis est légèrement plus complexe par rapport aux ponts basculants, toutefois, elle demeure bien plus aisée que la détermination de la prépondérance des appuis d’un pont qui dépend d’efforts extérieurs pour maintenir sa position de service, au lieu de maintenir un équilibre statique des charges sans intervention de forces extérieures.
L’équilibre de ce type de pont est assuré par le contrepoids situé au niveau du balancier.
Ce contrepoids agit en créant une force de traction sur les tirants articulés et fixées au tablier du pont, ce qui a pour effet de diminuer les réactions au niveau des appuis de volée du pont en position service.
La manœuvre du pont est réalisée au moyen de deux pignons logés dans les pylônes, qui s’engrènent avec les deux crémaillères articulées aux poutres principales de la volée du pont.
L’analyse de la tension exercée sur chaque tirant est essentielle pour chaque configuration du pont. Une fois cette étape achevée, l’ingénieur doit aligner le balancier et les tirants avec le tablier, qui doit être modélisé avec précision pour obtenir les masses correctes, y compris les éventuels contrepoids situés sous le tablier dans la partie culasse.
L’état de prépondérance pour les ponts tournants s’avère une opération plus complexe. La position en service du pont est assurée par des efforts extérieurs appliqués par l’intermédiaire de vérins disposés sous les appuis de la culasse. De plus, les conditions limites d’un pont tournant subissent des modifications lors des manœuvres de passage entre la position ouverte et la position de service, et inversement.
La procédure de calcul de l’état de prépondérance nécessite des données d’entrée supplémentaires, à savoir les jeux d’appuis au niveau des deux appuis de culasse, des deux appuis intermédiaires et des deux appuis de volée. Ces jeux représentent la variation verticale entre la situation du pont en service et celle juste avant sa rotation (le pont est soulevé par les vérins avant d’entamer la rotation).
La procédure de détermination de la prépondérance des appuis est décrite ci-après.
On détermine les réactions d’appuis du pont en position ouverte sous l’action du poids propre ; réaction au droit du pivot et au droit des deux galets.
Toutes les analyses qui suivent se basent sur le modèle du pont en position de service.
On applique sur le modèle des dénivellations aux appuis du pont en service (ces dénivellations correspondent aux jeux d’appuis) et les réactions d’appuis (appuis du pont en position ouverte) précédemment calculées mais appliquées dans le sens inverse afin de soulager les galets et le pivot. Cette combinaison donnera la prépondérance des appuis en tenant compte de la fermeture du pont.
Le calcul effectué précédemment donne la prépondérance des appuis du pont après la fermeture mais ne donne pas l’état de contraintes dans les éléments du pont.
Pour cela la démarche consiste à :
En appliquant cette combinaison, la détermination des coefficients δi se fera par une résolution matricielle :
En conclusion, l’état de prépondérance du pont, qui reflète la réalité, correspond à un cas de charge fictif que l’on peut qualifier de « cas d’état de prépondérance de fermeture du pont », comprenant les dénivellations unitaires multipliées par les coefficients di pour chaque appui du pont.
Bilel Mziou, chef de projets diagnostic et réhabilitation – CTICM