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BREVET BELGE
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Appui -l'un pont '3n bi'ton pr4canrruint ;.,.. in construction rio ('f:t uppui nt pont. "!; 1 . ; ;r; .-:ar, r nt ro'r,pronunt un toi. uppui.
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La présente invention est relative à un procédé de construction d'un appui d'un pont en béton précontraint, fixe dans la direction longitudinale du pont, selon lequel on coule, sur une fondation, une culée en béton et on fait supporter par la culée une plaque d'assise inférieure et une plaque d'assise supérieure superposées et solidaires l'une da l'autre, la plaque d'assise supérieure étant destinée à supporter la poutre en béton précontraint portant le tablier du pont et à être fixée à cette poutre.
A la figure 1 annexée, on a représenté, d'une manière schématique, un pont dont la poutre 1 en béton précontraint portant la tablier du pont est supportée par des appuis 2 d'extrémité, fixes dans le sens longitudinal du pont,per des appuis 3 d'extrémité, mobiles dans :la sens longitudinal du pont et par un ensemble de piliers 4 intermédiaires!*
La figure 2 annexée représente une coupe verticale, dans le sens longitudinal du pont, d'un appui tel que 2 sonnu. Dans le suite du présent mémoire, des appuis analogues à l'appui 2 seront dénommés appuis fixes et des appuis analogues à l'appui 3 seront dénommés appuis mobiles.
Dans des procédés connus de construction de l'appui fixe 2, on coule une culée 5 en béton armé, sur une fondation non représentée. Cette fondation peut consister en un sol suffisamment résistant à la compression, en une assise
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ou en un ensemble de pieux. Sur la culée 5, on pose une plaque d'assise métallique inférieure 6 sur laquelle on place une plaque d'assise métallique supérieure 1.
La plaque d'assise supérieure 7 est destinée à supporter la poutre 1 susdite du pont et litre fixée à cette poutre 1. A cet effet, on soude,, d'une manière générale à la plaque d'assise 7, des fers à béton 8 d'ancrage. D'autre part, on rend les deux plaques d'assise 6 et 7 solidaires l'une de l'antre, par exemple par une pièce métallique intermédiaire se présentant sons la forme d'un tenon 9 transversal au pool et permettant un mouvement de pivotement relatif limité de ces deux plaques d'assise 6 et 7. autour d'un axe transversal au pont.
La plaque d'assise inférieure 6 est maintenue fixe dans la direction longitudinale du pont. A cet effet, on l'ancré dans la culée, ou on la maintient par des butées ancrées 10. Celles-ci constatent, d'une manière générale, en des barres métalliques verticales que l'on ancre dams la culée et contre lesquelles prend appui la plaque d'assise inférieure 6.
Des que les appuis fixes analogues à l'appui 2 susdit ont été construits suivant le procédé connu précité, dès que les appuis mobiles analogues à l'appui 3 ont été mis en place et dès que les piliers 4 ont été construits, on commence la construction de la poutre 1 susdite du pont.
A cet effet, on coule, d'une manière générale, du béton dans un coffrage supporté par un échafaudage 11. Ce coffrage et cet échafaudage sont agencés pour que les appuis fixes 2 et mobiles 3 soient placés dans le fond du coffrage, Lorsque le béton a fait prise et présente une dureté suffisante, on met la poutre 1 en précontrainte.
On décoffre la poutre 1 et on démonte ensuite l'échafaudage Il*
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Au cours de l'exécution de certains ponts continus hyperstatiques en béton précontraint, à appuis multiples, il apparaît des détériorations graves dans la zone des appuis fixes construits suivant le procédé connu susdit. On constate ces détériorations au décoffrage de la poutre portant le tablier du pont.
Parmi ces détériorations aux appuis fixes, on remarque : - des fissures dans la masse en béton constituant la culée, - une déformation, voire la destruction , des butées ancrées 10, due à un déplacement d'ensemble des plaques d'assise 6 et 7, - un déplacement relatif de la plaque d'assise supérieure 7 et de la plaque d'assise inférieure 6.
L'étude de détériorations de ce genre, observées dans plusieurs ouvrages d'art en béton précontraint,a permis l'élaboration d'une théorie expliquant l'apparition de telles détériorations. Selon cette théorie, ces détériora- tions sont dues à la présence de l'échafaudage 11 et du coffrage qu'il supporte, qui font obstacle au déplacement normal de la poutre susdite du pont sur les appuis mobiles, pendant le raccourcissement de cette poutre. Ce raccourcisse- ment est dû, d'une part, au retrait du béton après le début de sa prise et, d'autre part, à la mise en précontrainte de la poutre susdite du pont.
L'échafaudage 11 et le coffrage qu'il supporte font obstacle au déplacement normal précité, par leur rigidité et par l'adhérence du béton au coffrage. La forme de la poutre, combinée à la présence de l'échafaudage et du coffrage peut aussi jouer un rôle. Il en résulte qu'un point de la poutre susdite du pont (le point 12, à la figure 1) reste fixe pendant le raccourcissement de cette poutre. L'extrémité
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de la poutre située du coté des appuis fixes doit donc se déplacer vers ce point fixes ce qui a pour effet de provoquer les détériorations susmentionnées dans la zone des appuis fixes.
D'autre part, en supposant que les appuis fixes soient suffisamment solides pour résister à lasollicitation résultant du raccourcissement précité, l'effort se reporterait sur l'échafaudage et le coffrage, compromettant ainsi la stabilité de l'ouvrage d'art.
Afin de justifier cette théorie, une étude particulière a été faite sur un pont en béton précontraint analogue au pont de la figure 1. n s'agissait d'un pont continu hyperstatique de 91 mètres de longueur entre les appuis d'extrémités. Ceux-ci étaient constitués, à une extrémité du pont, de quatre appuis fixes analogues à l'appui 2 de la figure 1 et, à l'autre extrémité du pont, de quatre appuis mobiles analogues à l'appui 3 de cette figure.
Entre ces appuis d'extrémité, le pont était constitué de trois travées, de portées respectives de 25 mètres, 41 mètres et 25 mètres, supportées par deux voiles transversaux intermédiaires articulés aux deux extrémités. On a construit ce pont conformément aux règles de l'art connues jusqu'à ce jour. En particulier, on a mis la poutre susdite du pont en précontrainte lorsque l'âge moyen du béton était de sept semaines. Une semaine après la mise en précontrainte, on a décoffré la poutre susdite du pont.
On a ensuite mesuré le raccourcissement que présentait l'ensemble de l'ouvrage, par rapport à sa longueur au moment de la coulée de la poutre, lorsque l'Age moyen du béton de cette poutre était de dix semaines, c'est-à-dire deux semaines après le décoffrage ; on a calculé que la valeur obtenue (42,2 m) correspond à :
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- un raccourcissement élastique de 19 mm, provoqué par la mise en précontrainte ; ' - un fluage de 14,4 mm dû à la mise en précon- trainte ; et - un retrait de 8,8 mm,
En fait, en vertu de la théorie élaborée ci-dessus, les détériorations aux appuis fixes ont leur origine dans le raccourcissement de la poutre dans l'intervalle de temps entre sa coulée et son décoffrage.
Dans le cas de cette étude, il ne faut, par consé- quent,considérer que le raccourcissement que présentait l'ensemble de l'ouvrage, par rapport à sa longueur au moment de la coulée de la poutre, lorsque l'Age moyen du béton était de huit semaines.
On a calculé ce raccourcissement et on a obtenu les résultats suivante : - raccourcissement élastique : 19 mm, - fluage : 9,4 mm, - retrait : 8,7 mm, c'est-à-dire un raccourcissement total de 37,1 mm.
Par ailleurs, on a mesuré un déplacement moyen de 9 mm de l'extrémité de la poutre du pont située du côté des appuis fixes.Cela indique que le déplacement de la poutre résultant de son raccourcissement de 37,1 mm n'est pas entièrement transmis aux appuis mobiles.
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Il résulte de ces considérations, qu'il faut admettre qu'au cours du raccourcissement de la poutre du pont, avant son décoffrage, un point de cette poutre est resté fixe. On a calculé que ce point fixe, désigné à la figure 1 par la notation de référence 12, était situé à 22 mètres environ des appuis fixes du pont.
Le procédé suivant la présente invention remédie a cet inconvénient.
A cet effet, on fait poser sur la culée, respectivement sur la plaque d'assise supérieure, un élément de support intermédiaire, se présentant généralement sous la forme d'une plaque horizontale, que l'on fixe à la culée, respectivement à la poutre susdite du pont, et que l'on met en contact, de manière à pouvoir y glisser, avec la plaque d'assise inférieure, respectivement avec la plaque d'assise supérieure. On solidarise l'élément de support et la plaque d'assise correspondante au moment du décoffrage de la poutre susdite du pont afin d'empêcher alors le mouvement relatif de cet élément et de la plaque. De cette manière, avant le décoffrage de la poutre susdite du pont, cette dernière est supportée, aux extrémités, par deux ensembles d'appuis mobiles.
Pendant le raccourcissement du pont, l'extrémité de ce dernier située du c8té des appuis dits "fixes" peut se déplacer librement, par glissement de la plaque d'assise inférieure de ces
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appuis sur l'élément de support fixé à la culée, respecti- vement par 'glissement de l'élément de support fixé à la poutre susdite du pont sur la plaque d'assise supérieure des- dits appuis. L'opération ultérieure de solidarisation de l'élément de support et de la plaque d'assise correspondante rend à l'ouvrage d'art toutes ses caractéristiques de stabilité prévues lors de son étude.
Il est intéressant de remarquer qu'il s'agit, dans chaque cas particulier, de rechercher le sens du déplacement, sous l'effet du raccourcissement du pont, de l'extrémité de ce pont située du côté des appuis fixes. Ce sens est en effet fonction de l'allure du pont, de son biais, de son dévers, de sa courbure et de sa pente éventuels. Dans certains cas particuliers, il est avantageux d'équiper l'appui dit "fixe" de deux éléments de support permettant un déplacement dans deux directions orthogonales de l'extrémité du pont située du côté dudit appui.
La présente invention concerne également un appui d'un pont en béton précontraint, qui est destiné à constituer, après le décoffrage de la poutre portant le @ tablier du pont, un appui de ce pont,fixe dans la direction longitudinale de ce dernier, ledit appui comprenant une culée en béton posée sur une fondation, une plaque d'assise infé- rieure supportée par la culée et une plaque d'assise supérieu- re supportée par la plaque d'assise inférieure, solidaire de cette dernière et destinée à supporter la poutre en béton précontraint portant le tablier du pont et à être fixée à cette poutre.
Des appuie connus, analogues à l'appui susdit, de ponts en béton précontraint comprennent (voir figures 1 et 2
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où un tel appui est désigné, d'une manière générale, par la notation de référence 2) une culée 5 en béton généralement armé, supportée par une fondation non représentée, une plaque d'assise inférieure 6 en Notais supportée par la culée 5, et une plaque d'assise supérieure 7 en métal, supportée par la plaque d'assise inférieure 6. Une pièce métallique intermédiaire se.présentant sous la forme d'un tenon 9 rend les plaques d'assise 6 et 7 solidaires l'une de l'autre et permet un mouvement de pivotement relatif limité de ces deux plaques d'assise 6 et 7, autour d'un axe transversal au pont.
D'autre part, l'appui 2 susdit comprend des butées ancrées 10 qui s'opposent au déplacement des plaques d'assise 6 et 7 dans la direction longitudinale du pont.
La plaque d'assise supérieure 7 est destinée à être fixée à la poutre 1.susdite du pont. A cet effet, des fers à béton 8 sont avantageusement soudés à cette plaque d'assise 7.
Ces appuis connus présentent les désavantages dont il a été question plus haut.
Afin de porter remède à ces désavantages, de la manière expliquée ci-dessus, l'appui suivant l'invention comprend en outre un élément de support intermédiaire, se présentant généralement sous la forme d'une plaque horizontale, disposé entre la culée et la plaque d'assise inférieure, respectivement entre la plaque d'assise supérieure et la poutre susdite du pont, et fixé à la culée, respectivement,à la poutre susdite du pont. L'élément de support est agencé pour permettre, avant le décoffrage de la poutre susdite du pont, un glissement défini de la plaque d'assise correspondante, dans au moins une direction définie; un moyen de solidarisation adéquat de l'élément de support
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et de la plaque d'assise correspondante est prévu, pour empêcher un tel glissement,,après le décoffrage susdit.
L'invention se rapporte également à un pont en béton précontraint supporté, à une extrémité longitudinale, par au moins un appui mobile dans la direction longitudinale du pont et, à l'extrémité longitudinale opposée, par au moins un appui fixe dans la direction longitudinale du pont.
Cet appui fixe est conforme à l'un ou l'autre des appuis suivant l'invention, décrits ci-dessus.
Des particularités et détails de l'invention ressortiront de la description suivante de cinq formes de réalisation d'un appui suivant l'invention, d'une forme de réalisation d'un pont suivant l'invention et de cinq formes d'exécution du procédé suivant l'invention. Cette description est donnée à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. Elle est donnée en référence aux dessins annexés.
La figure 3 est une coupe verticale dans la direction longitudinale d'un pont, d'une première forme de réalisation de l'appui dit "fixe conforme à l'invnetion ; la figure 4 est une coupe verticale dans la direction transversale du pont, de l'appui de la figure 3 ; la figure 5 est une coupe partielle verticale dans la ,direction longitudinale d'un pont, d'une deuxième forme de réalisation de l'appui fixe, conforme à l'invention ; la figure 6 est une coupe partielle verticale dans la direction transversale d'un pont, d'une troisième forme de réalisation de l'appui fixe, conforme à l'invention ; et la figure 7 est une coupe verticale dans la direction longitudinale d'un pont, d'une quatrième forme de réalisation de l'appui fixe, conforme à l'invention.
Dans ces cinq figures ainsi que dans les figures
1 et 2 décrites plus haut, des mêmes notations de référence
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désignent des éléments identiques.
Suivant les figures 3 et 4, l'appui fixe conforme à l'invention comprend un élément de support se présentant sous la forme d'une plaque métallique 13. Cette plaque de support 13 est fixée à une culée 5 en béton par des fers d'ancrage 14. Elle supporte une plaque d'assise inférieure 6 qui supporte une plaque d'assise supérieure 7. Cette dernière plaque d'assise est fixée à la poutre 1 susdite d'un pont, non représentée aux figures 3 et 4, par exemple par des fers à béton d'ancrage , de la manière représentée à la figure 2.
La plaque de support 13 est agencée pour que, avant le décoffrage du pont, la plaque d'assise inférieure 6 puisse y glisser. A cet effet, la plaque de support 13 comprend deux rebords parallèles 15 et 16, généralement dirigés suivant la direction longitudinale du pont. Ces rebords parallèles 15 et 16 servent à guider la plaque d'assise infé- rieure 6 pendant son glissement sur la plaque de support 13.
Dans certains cas particuliers, les rebords sont orientés dans une direction différente de la direction longi- tudinale du pont.
C'est le cas, par exemple, pour des ponte en biais, courbes, en dévers ou en pente. En pratique, il faut recher- cher, dans chaque cas particulier de pont, cette direction, qui est la direction des efforts maxima sur l'appui 2, résul- tant du raccourcissement de la poutre 1 du pont avant son décoffrage.
Un moyen est prévu qui rend la plaque d'assise in- férieure 6 solidaire de la plaque de support 13 après le dé- exemple en coffrage de la poutre 1 susdite du pont- Ce moyen consiste, par/ une substance 17 présentant une haute résistance à la compres- sion et remplissant des joints délimités par des rebords trans-
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versaux 18 et 19 de la plaque de support 13, d'une part, et par la plaque d'assise inférieure 6, d'autre part. La substance 17 est avantageusement constituée d'une résine synthétique du type époxy.
Les rebords 18 et 19 équipant la plaque de support 13 doivent être suffisamment éloignés l'un de l'autre pour permettre un déplacement suffisant de la plaque d'assise inférieure 6 pendant le raccourcissement de la poutre 1 du pont, avant le décoffrage de cette poutre 1 et avant l'intro- duction de la substance 17 dans les joints susdits. Par exemple, dans le cas du pont continu de 91 mètres dont il a été question ci-dessus,la disposition des rebords 18 et 19 doit permettre un déplacement de la plaque d'assise inférieure 6, d'une quinzaine de millimètres.
Dans une première variante de cette forme de réalisation, représentée à la figure 5, le moyen susdit consiste en cordons de soudure 20 et 21 fixant la plaque d'assise inférieure 6 à la plaqué de support 13.
Dans une deuxième variante de cette forme de réalisation, représentée à la figure 6, le moyen susdit comprend des pièces métalliques telles que 22 prenant appui sur la plaque d'assise inférieure 6 le long des reborda
15 et 16 susdits de la plaque de support 13, et rendues solidaires de cette plaque de support 13 par des écrous tels que 23 boulonnés sur des tiges filetées telles que
24 de la plaque 13.
Dans la forme de réalisation de l'appui suivant l'invention, décrite ci-dessus et dans ses deux variantes, la plaque de support 13 est fixée à la culée 5.
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Dans une forme de réalisation particulière de l'appui suivant l'invention, la plaque de support 13 est fixée à la poutre 1 susdite du pont, par exemple par des fers à béton d'ancrage, et est supportée par la plaque d'assise supérieure 7. La plaque d'assise inférieure 6 est, dans ce cas, solidaire de la culée 5, par exemple par des butées ancrées telles que celles désignées à la figure 2 par la notation de référence 10 et décrites plus haut. La plaque de support 13 est agencée pour pouvoir glisser sur la plaque d'assise supérieure 7 sous l'effet du raccourcissement de la poutre 1 du pont avant son décoffrage. Un moyen est prévu qui rend la plaque d'assise supérieure 7 solidaire de la plaque de support, après le décoffrage de la poutre 1 susdite du pont.
Ce moyen est, par exemple, l'un de ceux décrits ci-dessus.
Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'appui suivant l'invention, représentée à la figure 7, l'appui fixe 2 est pourvu de deux plaques de support 13 et 25. La plaque de support 13 est fixée à la culée 5 par des fers d'ancrage 14 et la plaque de support 25 est fixée à la poutre 1 du pont par des fers d'ancrage 26. La plaque de support 13 supporte la plaque d'assise inférieure-6 et est agencée pour permettre le glissement de la plaque d'assise inférieure 6 dans une direction bien définie, avant le décoffrage de la poutre 1 du pont. A cet effet, elle est pourvue de rebords,non représentés, de guidage de ce glissement, analogues aux rebords 15 et 16 de la figure 4.
La plaque de support 25 est supportée par la plaque d'assise supérieure 7 et est agencée pour permettre, avant le décoffrage de la poutre. 1 du pont, le glissement relatif de la plaque d'assise supérieure 7 et de la plaque
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de support 25, dans une seule direction, orthogonale à la direction définie susdite de la plaque d'assise inférieure 6. A cet effet, la plaque de support 25 est pourvue de rebords 2? et 28 de guidage de ce glissement. Gràce à la présence de ces deux plaques de support,l'extrémité de la poutre 1 du pont, supportée par l'appui 2 est déplaçable,avant le décoffrage de la poutre 1 du pont, dans n'importe quelle direction parallèle aux surfaces de contact parallèles de ces plaques d'assise 6 et 7 respectivement avec les plaques de support 13 et 25.
Un moyen est prévu qui rend les plaques d'assise 6 et 7 respectivement solidaires des plaques de support 13 et 15, après le décoffrage de la poutre 1 susdite du pont.
Ce moyen peut être l'un ou l'autre de ceux décrits ci-dessus et schématisés aux figures 3, 4, 5 et 6. Dans le cas de la figure 7, le moyen utilisé pour rendre la plaque d'assise inférieure 6 solidaire de la plaque de support 13 consiste en une substance 17 présentant une haute résistance à la compression et remplissant des joints délimités par des rebords transversaux 18 et 19 de la plaque de support 13, d'une part, et par la plaque d'assise inférieure 6, d'autre part.
type La substance 17 est avantageusement constituée d'une résine de/ é poxy. Cette dernière forme de réalisation de l'appui suivant l'invention est particulièrement intéressante dans le cas de en en ponts/biais, courbes ou /dévers, pour lesquels il est difficile de déterminer la direction des efforts maxima sur cet appui, résultant du raccourcissement de la poutre 1 du pont avant son décoffrage.
Dans une première forme d'exécution du procédé,sui- vant l'invention, on coule une culée 5 en béton sur une fon- dation, non représentée aux figures. Cette fondation consiste,
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par exemple, en un sol suffisamment résistant à la compression, ou en une assise, ou en un ensemble de pieux.
Sur la culée 5, on pose un élément de support se présentant sous la forme d'une plaque métallique de support 13. On ancre cette plaque de support 13 dans le béton de la culée 5 par des tara d'ancrage 14. On pose ensuite sur la plaque de support 13, une plaque d'assise inférieure 6 et sur celle-ci, on pose une plaque d'assise supérieure 7. On rend les deux plaques d'assise 6 et 7 solidaires l'une de l'autre par des pièces métalliques se présentant sous la forme de tenons 9. Ces tenons 9 permettent un petit mouvement de pivotement relatif des plaques d'assise 6 et 7 autour d'un axe transversal au pont.
La plaque d'assise supérieure 7 est destinée à être fixée à la poutre 1 susdite du pont, par exemple par des fers d'ancrage.
D'autre part, on munit la plaque de support 13 de rebords 15 et 16 de guidage, dans une direction bien définie, du glissement précité, avant le décoffrage de la poutre 1 du pont, de la plaque d'assise inférieure 6 sur la plaque de support 13.
Au moment du décoffrage de la poutre 1 du pont, on rend la plaque d'assise inférieure 6 solidaire de la plaque de support 13 en faisant usage de l'un ou l'autre des moyens décrits ci-dessus. Dans le cas de l'appui suivant les figures 3 et 4, par exemple, on munit la plaque de support inférieure de deux rebords 18 et 19 et on remplit les joints délimités par ces rebords 18 et 19 d'une part, et la plaque d'assiae inférieure 6, d'autre part, avec une substance 17 présentant une haute résistance à la compression. Cette substance 17 est avantageusement constituée d'une résine synthétique du
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type époxy.
Dans le cas de l'appui suivant la figure 5, on soude la plaque d'assise inférieure 6 à la plaque de support
13, au moment du décoffrage de la poutre 1 du pont.
Dans le cas de la figure 6, on maintient fermement moment du # l'une contre l'autre au décoffrage de la poutre 1 du pont, la plaque d'assise inférieure 6 et la plaque de support
13, par l'intermédiaire de pièces Métalliques 22 que l'on sare contre la plaque d'assise 6 à l'aide d'écrous 23 boulonnés sur des tiges filetées 24 fixes,
Dans une variante de la forme d'exécution précitée @ du procédé suivant l'invention, on coule la culée 5 en béton, on pose sur cette culée une plaque d'assise inférieure 6 et on solidarise cette plaque d'assise 6 et la culée 5, par exemple à l'aide de butées ancrées telles que celles désignées par le,chiffre de référence 10 à la figure 2.
Sur la plaque d'assise inférieure 6, on pose une plaque d'assise supérieure 7 et on solidarise les deux plaques d'assise de la manière décrite ci-dessus. Sur la plaque d'assise supérieure
7, on pose une plaque de support que l'on fixe à la poutre 1 susdite du pont, par exemple à l'aide de fers d'ancrage.
On munit cette plaque de support de rebords de guidage du glissement relatif, avant le décoffrage de la poutre 1 du pont, de cette plaque de support et de la plaque d'assise supérieure 7. Au moment du décoffrage de la poutre 1 du pont, on rend solidaires l'une de l'autre ladite plaque support et la plaque d'assise supérieure 7. On opère, à cet effet, comme décrit ci-dessus pour la fixation de la plaque d'assise inférieu- re 6 sur la plaque de support 13 fixée à la culée 5.
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.Dans une forme d'exécution particulière du procédé suivant l'invention, on coule une culée 5 comme décrit ci-dessus, on pose une première plaque de support 13 sur la culée 5 et on fixe cette plaque de support 13 à la culée 5, par exemple à l'aide de fers d'ancrage 14. Sur la plaque de support 13, on pose une plaque d'assise inférieure 6 et, sur cette dernière, on pose une plaque d'assise supérieure 7. On solidarise ces deux plaques d'assise 6 et 7 de la manière décrite ci-dessus.
Sur la plaque d'assise supérieure 7, on pose une deuxième plaque de support 25 que l'on fixe à la poutre 1 susdite du pont, par exemple à l'aide de fers d'ancrage 26, On munit la plaque de support 13 de rebords, non représentés à la figure 7, de guidage dans une direction bien définie, du glissement de la plaque d'assise inférieure 6 sur la plaque de support 13, avant le décoffrage de la poutre 1 du pont. On munit également la plaque de support 25 de rebords 27 et 28 de guidage, dans une direction orthogonale à la direction définie susdite, du glissement relatif de la plaque d'assise supérieure 7 et de la plaque de support 25, avant le décoffrage de la poutre 1 du pont.
Au moment du décoffrage de la poutre 1 du pont, on solidarise les plaques d'assise 6 et 7 respectivement avec les plaques de support 13 et 25.,
Dans une forme de réalisation du pont suivant 1''invention, ce dernier est un pont continu hyperstatique à appuis multiples. Il comprend (se reporter, à cet effet,
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à la figure 1 annexée) une poutre 1 en béton précontraint.
Cette poutre 1 est en caisson fermé à hauteur variable et est à trois travées. Elle pose, à l'une de ses extrémit tés, sur une série d'appuis mobiles 3 et, à l'autre extrémité, sur une série d'appuis fixes 2 analogues à l'une ou l'autre des formes de réalisatiôn de l'appui fixe suivant l'invention. décrites ci-dessus. Entre ces appuis 2 et 3 d'extrémité, les travées de la poutre 1 du pont sont supportées par des voiles 4 articulés aux deux extrémités.
La présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation de l'appui fixe et du pont susdits, ni aux formes d'exécution du procédé précité.
Bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la constitution de certains des éléments intervenant dans l'appui fixe et le pont, ainsi que dans la construction de cet appui, sans sortir de la. portée de la présente invention, à condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications suivantes.
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BELGIAN PATENT
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Support -l'un bridge '3n b'ton pr4canrruint;., .. in construction rio (' f: t uppui nt pont. "!; 1.;; R; .-: ar, r nt ro'r, pronunt a you. uppui.
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The present invention relates to a method of constructing a support for a prestressed concrete bridge, fixed in the longitudinal direction of the bridge, according to which a concrete abutment is poured on a foundation and the abutment is supported by the abutment. a lower base plate and an upper base plate superimposed and integral with one another, the upper base plate being intended to support the prestressed concrete beam carrying the bridge deck and to be fixed to this beam.
In Figure 1 attached, there is shown, schematically, a bridge whose beam 1 of prestressed concrete carrying the bridge deck is supported by end supports 2, fixed in the longitudinal direction of the bridge, for end supports 3, movable in: the longitudinal direction of the bridge and by a set of intermediate pillars 4! *
FIG. 2 attached shows a vertical section, in the longitudinal direction of the bridge, of a support such as 2 known. In the remainder of this memorandum, supports similar to the support 2 will be called fixed supports and supports similar to the support 3 will be called mobile supports.
In known methods of constructing the fixed support 2, a reinforced concrete abutment 5 is cast on a foundation, not shown. This foundation may consist of a soil sufficiently resistant to compression, of a foundation
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or in a set of piles. On the abutment 5, a lower metal base plate 6 is placed on which an upper metal base plate 1 is placed.
The upper base plate 7 is intended to support the aforementioned beam 1 of the bridge and fixed to this beam 1. For this purpose, we weld, generally to the base plate 7, reinforcing bars 8 anchor. On the other hand, the two base plates 6 and 7 are made integral with one another, for example by an intermediate metal part in the form of a tenon 9 transverse to the pool and allowing movement of limited relative pivoting of these two base plates 6 and 7. around an axis transverse to the bridge.
The lower seat plate 6 is kept fixed in the longitudinal direction of the bridge. For this purpose, it is anchored in the abutment, or it is maintained by anchored stops 10. These find, in general, in vertical metal bars that are anchored in the abutment and against which support the lower base plate 6.
As soon as the fixed supports similar to the aforementioned support 2 have been built according to the aforementioned known method, as soon as the mobile supports similar to the support 3 have been put in place and as soon as the pillars 4 have been built, the construction begins. construction of the above-mentioned beam 1 of the bridge.
For this purpose, concrete is generally poured into a formwork supported by a scaffolding 11. This formwork and this scaffolding are arranged so that the fixed supports 2 and mobile 3 are placed in the bottom of the formwork, when the concrete has set and has sufficient hardness, the beam 1 is prestressed.
The beam 1 is stripped and then the scaffolding II * is dismantled
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During the execution of certain continuous hyperstatic bridges in prestressed concrete, with multiple supports, serious deterioration appears in the area of the fixed supports constructed according to the aforementioned known method. These deteriorations can be seen when stripping the beam carrying the bridge deck.
Among these deteriorations to the fixed supports, we note: - cracks in the concrete mass constituting the abutment, - deformation, or even destruction, of the anchored stops 10, due to an overall displacement of the base plates 6 and 7 , - a relative movement of the upper seat plate 7 and the lower seat plate 6.
The study of deteriorations of this kind, observed in several structures in prestressed concrete, allowed the development of a theory explaining the appearance of such deteriorations. According to this theory, these deteriorations are due to the presence of the scaffolding 11 and of the formwork which it supports, which obstruct the normal movement of the aforesaid beam of the bridge on the mobile supports, during the shortening of this beam. This shortening is due, on the one hand, to the shrinkage of the concrete after it has started to set and, on the other hand, to the prestressing of the aforementioned beam of the bridge.
The scaffolding 11 and the formwork that it supports impede the above-mentioned normal movement, by their rigidity and by the adhesion of the concrete to the formwork. The shape of the beam, combined with the presence of scaffolding and shuttering can also play a role. It follows that a point of the aforementioned beam of the bridge (point 12, in FIG. 1) remains fixed during the shortening of this beam. The end
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of the beam located on the side of the fixed supports must therefore move towards this fixed point, which has the effect of causing the aforementioned damage in the area of the fixed supports.
On the other hand, assuming that the fixed supports are strong enough to withstand the stress resulting from the aforementioned shortening, the force would be transferred to the scaffolding and the formwork, thus compromising the stability of the structure.
In order to justify this theory, a particular study was carried out on a prestressed concrete bridge similar to the bridge in figure 1. It was a continuous hyperstatic bridge 91 meters in length between the end supports. These consisted, at one end of the bridge, of four fixed supports similar to the support 2 in FIG. 1 and, at the other end of the bridge, of four mobile supports similar to the support 3 in this figure.
Between these end supports, the bridge consisted of three spans, with respective spans of 25 meters, 41 meters and 25 meters, supported by two intermediate transverse sails articulated at both ends. This bridge was built in accordance with the rules of the art known to date. In particular, the aforesaid beam of the bridge was prestressed when the average age of the concrete was seven weeks. A week after the prestressing, the aforementioned beam was stripped from the bridge.
We then measured the shortening of the whole structure, compared to its length at the time of casting of the beam, when the average age of the concrete of this beam was ten weeks, that is to say - say two weeks after stripping; we have calculated that the value obtained (42.2 m) corresponds to:
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- an elastic shortening of 19 mm, caused by the prestressing; - a creep of 14.4 mm due to the pre-stressing; and - a setback of 8.8 mm,
In fact, according to the theory elaborated above, the deterioration of the fixed supports has its origin in the shortening of the beam in the time interval between its casting and its stripping.
In the case of this study, it is therefore necessary to consider only the shortening presented by the whole of the structure, compared to its length at the time of the casting of the beam, when the average age of the beam. concrete was eight weeks.
This shortening was calculated and the following results were obtained: - elastic shortening: 19 mm, - creep: 9.4 mm, - shrinkage: 8.7 mm, i.e. a total shortening of 37.1 mm.
In addition, an average displacement of 9 mm was measured of the end of the bridge beam located on the side of the fixed supports, indicating that the displacement of the beam resulting from its shortening of 37.1 mm is not entirely transmitted to mobile supports.
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It follows from these considerations, that it must be admitted that during the shortening of the bridge beam, before its stripping, a point of this beam remained fixed. It was calculated that this fixed point, designated in Figure 1 by the reference notation 12, was located about 22 meters from the fixed supports of the bridge.
The process according to the present invention overcomes this drawback.
To this end, an intermediate support element is placed on the abutment, respectively on the upper base plate, generally in the form of a horizontal plate, which is fixed to the abutment, respectively to the aforesaid beam of the bridge, and which is brought into contact, so as to be able to slide therein, with the lower base plate, respectively with the upper base plate. The support element is secured to the corresponding base plate at the time of stripping of the aforesaid beam from the bridge in order then to prevent the relative movement of this element and of the plate. In this way, before the stripping of the aforesaid beam from the bridge, the latter is supported at the ends by two sets of movable supports.
During the shortening of the bridge, the end of the latter located on the side of the so-called "fixed" supports can move freely, by sliding the lower base plate of these
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supports on the support element fixed to the abutment, respectively by sliding the support element fixed to the aforesaid beam of the bridge on the upper base plate of said supports. The subsequent operation of securing the support element and the corresponding base plate gives the structure all its stability characteristics provided during its study.
It is interesting to note that, in each particular case, it is a question of finding the direction of displacement, under the effect of the shortening of the bridge, of the end of this bridge located on the side of the fixed supports. This direction is in fact a function of the shape of the bridge, its bias, its cant, its curvature and its possible slope. In certain particular cases, it is advantageous to equip the so-called "fixed" support with two support elements allowing movement in two orthogonal directions of the end of the bridge located on the side of said support.
The present invention also relates to a support for a prestressed concrete bridge, which is intended to constitute, after stripping of the beam carrying the bridge deck, a support for this bridge, fixed in the longitudinal direction of the latter, said support comprising a concrete abutment placed on a foundation, a lower base plate supported by the abutment and an upper base plate supported by the lower base plate, integral with the latter and intended to support the prestressed concrete beam carrying the bridge deck and to be fixed to this beam.
Known supports, similar to the aforementioned support, of prestressed concrete bridges include (see Figures 1 and 2
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where such a support is generally designated by the reference notation 2) an abutment 5 in generally reinforced concrete, supported by a foundation not shown, a lower base plate 6 in Notais supported by the abutment 5, and an upper base plate 7 made of metal, supported by the lower base plate 6. An intermediate metal part being in the form of a tenon 9 makes the base plates 6 and 7 integral with one another. the other and allows a limited relative pivoting movement of these two base plates 6 and 7, about an axis transverse to the bridge.
On the other hand, the aforementioned support 2 comprises anchored stops 10 which oppose the movement of the base plates 6 and 7 in the longitudinal direction of the bridge.
The upper base plate 7 is intended to be fixed to the above-mentioned beam of the bridge. For this purpose, reinforcing bars 8 are advantageously welded to this base plate 7.
These known supports have the disadvantages which have been discussed above.
In order to remedy these disadvantages, as explained above, the support according to the invention further comprises an intermediate support element, generally in the form of a horizontal plate, arranged between the abutment and the lower base plate, respectively between the upper base plate and the aforesaid beam of the bridge, and fixed to the abutment, respectively, to the aforesaid beam of the bridge. The support element is arranged to allow, before the stripping of the aforesaid beam from the bridge, a defined sliding of the corresponding base plate, in at least one defined direction; a suitable means of securing the support element
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and the corresponding base plate is provided, to prevent such sliding, after the aforesaid stripping.
The invention also relates to a prestressed concrete bridge supported, at one longitudinal end, by at least one support movable in the longitudinal direction of the bridge and, at the opposite longitudinal end, by at least one fixed support in the longitudinal direction. from the bridge.
This fixed support conforms to one or other of the supports according to the invention, described above.
Features and details of the invention will emerge from the following description of five embodiments of a support according to the invention, of one embodiment of a bridge according to the invention and of five embodiments of the method. according to the invention. This description is given by way of example and does not limit the scope of the invention. It is given with reference to the accompanying drawings.
Figure 3 is a vertical section in the longitudinal direction of a bridge, of a first embodiment of the so-called "fixed support according to the invnetion; Figure 4 is a vertical section in the transverse direction of the bridge, of the support of Figure 3; Figure 5 is a vertical partial section in the longitudinal direction of a bridge, of a second embodiment of the fixed support, according to the invention; Figure 6 is a vertical partial section in the transverse direction of a bridge, of a third embodiment of the fixed support, according to the invention; and Figure 7 is a vertical section in the longitudinal direction of a bridge, d 'a fourth embodiment of the fixed support, according to the invention.
In these five figures as well as in the figures
1 and 2 described above, with the same reference notations
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designate identical elements.
According to Figures 3 and 4, the fixed support according to the invention comprises a support element in the form of a metal plate 13. This support plate 13 is fixed to a concrete abutment 5 by iron bars. Anchoring 14. It supports a lower base plate 6 which supports an upper base plate 7. This last base plate is fixed to the aforementioned beam 1 of a bridge, not shown in Figures 3 and 4, by for example by anchoring rebars, as shown in Figure 2.
The support plate 13 is arranged so that, before the formwork of the bridge, the lower base plate 6 can slide therein. For this purpose, the support plate 13 comprises two parallel flanges 15 and 16, generally directed in the longitudinal direction of the bridge. These parallel flanges 15 and 16 serve to guide the lower base plate 6 as it slides on the support plate 13.
In some special cases, the edges are oriented in a different direction from the longitudinal direction of the bridge.
This is the case, for example, for laying at an angle, curves, on a slope or on a slope. In practice, it is necessary to seek, in each particular case of a bridge, this direction, which is the direction of the maximum forces on the support 2, resulting from the shortening of the beam 1 of the bridge before its stripping.
A means is provided which makes the lower base plate 6 integral with the support plate 13 after the shuttering of the aforementioned beam 1 of the bridge. This means consists of / a substance 17 having a high resistance compression and filling joints delimited by trans-
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versals 18 and 19 of the support plate 13, on the one hand, and by the lower seat plate 6, on the other hand. Substance 17 advantageously consists of a synthetic resin of the epoxy type.
The flanges 18 and 19 fitted to the support plate 13 must be sufficiently far from each other to allow sufficient movement of the lower base plate 6 during the shortening of the beam 1 of the bridge, before the stripping of this form. beam 1 and before the introduction of substance 17 in the aforementioned joints. For example, in the case of the 91-meter continuous bridge discussed above, the arrangement of the flanges 18 and 19 must allow the lower base plate 6 to move by about fifteen millimeters.
In a first variant of this embodiment, shown in Figure 5, the aforesaid means consists of weld beads 20 and 21 fixing the lower base plate 6 to the support plate 13.
In a second variant of this embodiment, shown in Figure 6, the aforesaid means comprises metal parts such as 22 bearing on the lower seat plate 6 along the edges.
15 and 16 of the aforementioned support plate 13, and made integral with this support plate 13 by nuts such as 23 bolted on threaded rods such as
24 of plate 13.
In the embodiment of the support according to the invention, described above and in its two variants, the support plate 13 is fixed to the abutment 5.
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In a particular embodiment of the support according to the invention, the support plate 13 is fixed to the aforementioned beam 1 of the bridge, for example by anchoring reinforcing bars, and is supported by the base plate upper 7. The lower base plate 6 is, in this case, integral with the abutment 5, for example by anchored stops such as those designated in FIG. 2 by the reference notation 10 and described above. The support plate 13 is arranged to be able to slide on the upper base plate 7 under the effect of the shortening of the beam 1 of the bridge before its stripping. A means is provided which makes the upper base plate 7 integral with the support plate, after the stripping of the aforementioned beam 1 from the bridge.
This means is, for example, one of those described above.
In a particularly advantageous embodiment of the support according to the invention, shown in Figure 7, the fixed support 2 is provided with two support plates 13 and 25. The support plate 13 is fixed to the abutment 5 by anchor bars 14 and the support plate 25 is fixed to the beam 1 of the bridge by anchor bars 26. The support plate 13 supports the lower base plate-6 and is arranged to allow the sliding of the lower base plate 6 in a well-defined direction, before the stripping of the beam 1 of the bridge. To this end, it is provided with rims, not shown, for guiding this sliding, similar to the rims 15 and 16 of FIG. 4.
The support plate 25 is supported by the upper base plate 7 and is arranged to allow, before the stripping of the beam. 1 of the bridge, the relative sliding of the upper base plate 7 and the
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support 25, in a single direction, orthogonal to the aforementioned defined direction of the lower seat plate 6. For this purpose, the support plate 25 is provided with flanges 2? and 28 for guiding this sliding. Thanks to the presence of these two support plates, the end of the beam 1 of the bridge, supported by the support 2 is movable, before the stripping of the beam 1 of the bridge, in any direction parallel to the surfaces of parallel contact of these base plates 6 and 7 respectively with the support plates 13 and 25.
A means is provided which makes the base plates 6 and 7 respectively integral with the support plates 13 and 15, after the stripping of the aforementioned beam 1 from the bridge.
This means can be one or the other of those described above and shown diagrammatically in Figures 3, 4, 5 and 6. In the case of Figure 7, the means used to make the lower base plate 6 integral of the support plate 13 consists of a substance 17 having a high compressive strength and filling joints delimited by transverse edges 18 and 19 of the support plate 13, on the one hand, and by the lower seat plate 6, on the other hand.
Type Substance 17 is advantageously made of a / é poxy resin. This last embodiment of the support according to the invention is particularly advantageous in the case of in bridges / skews, curves or / cant, for which it is difficult to determine the direction of the maximum forces on this support, resulting from the shortening. of the beam 1 of the bridge before its stripping.
In a first embodiment of the process, according to the invention, a concrete abutment 5 is cast on a foundation, not shown in the figures. This foundation consists,
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for example, in a soil sufficiently resistant to compression, or in a base, or in a set of piles.
On the abutment 5, a support element is placed in the form of a metal support plate 13. This support plate 13 is anchored in the concrete of the abutment 5 by anchoring tara 14. It is then placed on the support plate 13, a lower seat plate 6 and on this, an upper seat plate 7 is placed. The two seat plates 6 and 7 are made integral with each other by metal parts in the form of tenons 9. These tenons 9 allow a small relative pivoting movement of the base plates 6 and 7 about an axis transverse to the bridge.
The upper base plate 7 is intended to be fixed to the aforesaid beam 1 of the bridge, for example by anchor bars.
On the other hand, the support plate 13 is provided with flanges 15 and 16 for guiding, in a well-defined direction, the aforementioned sliding, before the stripping of the beam 1 of the bridge, of the lower base plate 6 on the support plate 13.
When stripping the beam 1 from the bridge, the lower base plate 6 is made integral with the support plate 13 by making use of one or other of the means described above. In the case of the support according to Figures 3 and 4, for example, the lower support plate is provided with two flanges 18 and 19 and the joints delimited by these flanges 18 and 19 are filled on the one hand, and the plate lower seat 6, on the other hand, with a substance 17 exhibiting high compressive strength. This substance 17 is advantageously made of a synthetic resin of
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epoxy type.
In the case of the support according to figure 5, the lower base plate 6 is welded to the support plate
13, when stripping the beam 1 of the bridge.
In the case of figure 6, the moment of # against each other is firmly maintained when stripping the beam 1 of the bridge, the lower base plate 6 and the support plate
13, by means of metal parts 22 which are sare against the base plate 6 using nuts 23 bolted to threaded rods 24 fixed,
In a variant of the aforementioned embodiment @ of the method according to the invention, the concrete abutment 5 is poured, a lower base plate 6 is placed on this abutment and this base plate 6 is secured to the abutment. 5, for example using anchored stops such as those designated by the reference numeral 10 in FIG. 2.
On the lower seat plate 6, an upper seat plate 7 is placed and the two seat plates are secured in the manner described above. On the upper seat plate
7, a support plate is placed which is fixed to the aforementioned beam 1 of the bridge, for example using anchor bars.
This support plate is provided with guiding edges of the relative sliding, before the stripping of the beam 1 of the bridge, of this support plate and of the upper base plate 7. When stripping the beam 1 of the bridge, said support plate and upper base plate 7 are made integral with one another. For this purpose, the procedure is as described above for fixing the lower base plate 6 on the plate support 13 fixed to the abutment 5.
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In a particular embodiment of the process according to the invention, an abutment 5 is cast as described above, a first support plate 13 is placed on the abutment 5 and this support plate 13 is fixed to the abutment 5. , for example using anchoring irons 14. On the support plate 13, a lower base plate 6 is placed and, on the latter, an upper base plate is placed 7. These two are joined together. base plates 6 and 7 as described above.
On the upper base plate 7, a second support plate 25 is placed which is fixed to the aforementioned beam 1 of the bridge, for example using anchoring irons 26, the support plate 13 is fitted. flanges, not shown in Figure 7, for guiding in a well-defined direction, the sliding of the lower base plate 6 on the support plate 13, before the stripping of the beam 1 of the bridge. The support plate 25 is also provided with flanges 27 and 28 for guiding, in a direction orthogonal to the direction defined above, the relative sliding of the upper base plate 7 and of the support plate 25, before the stripping of the form. beam 1 of the bridge.
When stripping the beam 1 of the bridge, the base plates 6 and 7 are secured respectively with the support plates 13 and 25.,
In one embodiment of the bridge according to the invention, the latter is a continuous hyperstatic bridge with multiple supports. It includes (see, for this purpose,
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in Figure 1 attached) a beam 1 of prestressed concrete.
This beam 1 is in a closed box at variable height and has three spans. It poses, at one of its ends, on a series of movable supports 3 and, at the other end, on a series of fixed supports 2 similar to one or the other of the forms of realization of the fixed support according to the invention. described above. Between these end supports 2 and 3, the spans of the beam 1 of the bridge are supported by sails 4 articulated at both ends.
The present invention is not limited to the embodiments of the aforementioned fixed support and of the bridge, nor to the embodiments of the aforementioned method.
Many modifications can be made in the shape, arrangement and constitution of some of the elements involved in the fixed support and the bridge, as well as in the construction of this support, without departing from the. scope of the present invention, provided that such modifications are not inconsistent with the object of each of the following claims.