FR2642449A1 - Perfectionnements aux ponts a haubans et plus particulierement a leurs pylones et haubans - Google Patents

Abstract

Dans un pont à haubans comprenant un tablier, au moins un pylône en béton 2 et des haubans 3, les haubans sont composés d'une pluralité de torons indépendants 4, le pylône comprend, pour recevoir chaque hauban, deux tunnels incurvés 6 évidés dans le béton et débouchant d'une part, à leur extrémité basse 61 , sur l'une des deux faces transversales F, G du pylône, selon une direction orientée obliquement vers le bas, et, d'autre part, à leur extrémité haute 62 , horizontalement en regard l'un de l'autre de façon à délimiter entre eux une chambre de couplage 7 accessible de l'extérieur, et les extrémités supérieures des torons composant les deux tronçons de hauban contenus dans les tunnels sont raccordées horizontalement bout à bout et deux à deux par des coupleurs individuels 14 disposés dans la chambre de couplage.

Description

Perfectionnement aux ponts à haubans et nlus Darticuliè- rement à leurs pylônes et haubans
L'invention est relative aux ponts à haubans comprenant un tablier, au moins un pylône en béton et des haubans et elle concerne plus particulièrement les pylônes de ces ponts ainsi que leurs haubans et que les moyens d'ancrage de ces haubans sur ces pylônes.

En général, dans les modes de réalisation connus desdits ponts, les haubans présentent chacun une extrémité qui est ancrée sur un pylône à l'aide d t une structure intermédiaire en métal, elle-même montée préalablement sur le pylône.

Cette formule est coûteuse, difficile à mettre en oeuvre, peu esthétique et elle ne se prête guère aux remplacements au moins partiels des haubans.

Il existe certes un mode de réalisation qui écarte certains de -ces inconvénients : il s'agit de celui comprenant une "selle" ou portée incurvée placée sur le pylône -et propre à recevoir un tronçon intermédiaire du hauban à supporter, lequel s'étend alors en descendant obliquement vers le tablier de part et d'autre de ladite selle.

Cette réalisation est plus simple, plus compacte et plus esthétique que les précédentes.

Mais elle présente encore un certain nombre d'inconvénients, et en particulier les suivants
- pour monter le hauban sur la selle qui lui est affectée, il faut faire glisser la moitié de la longueur de ce hauban sur cette selle, ce qui engendre des frottements entre la selle et le hauban et risque de détériorer chacun des deux éléments en contact mutuel,
- les changements de courbure imposés aux différents composants du hauban lors du glissement indiqué peuvent également entrainer d graves désordres au sein de ce hauban,
- ledit hauban ne se prête pas plus que les précédents à des remplacements au moins partiels.

L'invention a pour but, surtout, de supprimer ces inconvénients.

A cet effet, les ponts haubanés du genre en question selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce que leurs haubans sont composés d'une pluralité de torons indépendants qui, au moins dans leur portion portée par les pylônes, sont individuellement protégés et maintenus transversalement écartés les uns des autres par des écarteurs mécaniques, en ce que leurs pylônes comprennent, pour recevoir chaque hauban, deux tunnels incurvés évidés dans le béton constitutif du pylone, respectivement des deux côtés du plan transversal médian du pylone, ces deux tunnels débouchant d'une part, à leur extrémité éloignée dudit plan, sur l'une des deux faces transversales du pylone, selon une direction orientée obliquement vers le bas, et, d'autre part, du côté dudit plan, horizontalement en regard l'un de l'autre de façon à délimiter entre eux une chambre de couplage accessible de l'extérieur, et en ce que les extrémités supérieures des torons composant les deux tronçons de hauban contenus dans les tunnels sont raccordées horizontalement bout à bout et deux à deux par des coupleurs individuels disposés dans la chambre de couplage.

Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes
- la paroi intérieure de chaque tunnel incurvé est tapissée par une chemise tubulaire rigide préfabriquée, notamment en métal,
- chaque toron est enrobé, au moins dans sa portion logée dans un tunnel, par une gaine de protection en matière plastique rigide, notamment en polyéthylène haute densité,
- le volume compris entre chaque gaine de toron et la chemise rigide qui l'entoure est comblé par un mortier sans retrait injecté,
- les coupleurs individuels servant à raccorder les différents torons deux à deux sont répartis selon un maillage équilatéral à plusieurs étages, conformément aux enseignements du brevet FR 80 25757 de la demanderesse,
- le couplage multiple-selon l'alinéa précédent est réalisé de façon telle que le tiers des coupleurs vienne en butée axiale selon un premier sens contre une plaque rigide prenant appui sur le béton autour de l'embouchure de l'un des deux tunnels dans la chambre de couplage, et qu'un autre tiers desdits coupleurs vienne en butée axiale selon le sens opposé au précédent contre une autre plaque rigide prenant appui contre le béton autour de l'embouchure de l'autre tunnel,
- les tronçons horizontaux supérieurs de plusieurs des haubans portés par un même pylône - voire de la totalité de ces haubans - sont disposés parallèlement côte à cote à un même niveau,
- dans un pont selon l'alinéa précédent, les extrémités inférieures, des haubans, ancrées sur le tablier, sont -disposées dans un même plan vertical longitudinal du pont
L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en meme temps et dont il sera plus explicitement question ci-après.

Dans ce qui suit, l'on va décrire des modes de réalisation préférés de l'invention en se référant aux dessins ci-annexés d'une manière bien entendu non limitative.

La figure 1, de ces dessins, montre schématiquement une portion d'un pont haubané établi selon l'invention.

La figure 2 montre- à échelle agrandie, en section verticale selon II-II, figure 5, une portion d un pylône dudit pont supportant un hauban conformément à l'invention.

La figure 3 montre encore à plus grande échelle la chambre de couplage visible sur la figure 2.

Les figures 4 et 5 montrent, respectivement en coupe verticale selon IV-IV, figure 5, et en coupe horizontale le long d'un hauban, la susdite portion de pylône.

Les figures 6 et 7 montrent très schématiquement une variante de tête de pylône de pont haubané conforme à l invention, respectivement en vue de face et en vue de côté.

D'une façon connue en soi, le pont à équiper comprend dans chaque cas un tablier 1 suspendu à au moins un pylône ou pilier 2 en béton à l'aide de haubans 3 ancrés sur ce pylône et sur ce tablier et répartis de part et d'autre dudit pylône, de préférence symétriquement par rapport à son plan transversal médian
T en formant des V renversés.

Dans le mode de réalisation illustré sur les figures t à 5, les haubans 3 sont répartis selon une nappe unique contenue dans un plan tranversal longitudinal médian du pont ou selon plusieurs telles nappes parallèles, notamment au nombre de deux, cas dans lequel ils bordent le tablier 1.

L'invention vise plus particulièrement la constition des haubans 3 et leur ancrage sur les pylônes 2.

Chaque hauban est constitué par une pluralité de torons 4 indépendants, c'est-à-dire pouvant être montés et mis sous tension indépendamment les uns des autres et même remplacés isolément.

Cette possibilité de remplacement individuel des torons peut se révéler très avantageuse dans la pratique, car elle permet d'assurer de tels remplacements sans interrompre le trafic sur le pont en effet, si chaque nappe de haubans s'étendant d'un côté d'un pylône comprend vingt haubans et que chaque hauban est composé de vingt torons, la charge supportée par chaque toron n'est que le 1/400ème du total, proportion qui est largement inférieure aux tolérances ou marges de sécurité retenues pour la construction des ponts.

Chaque hauban forme un V renversé coiffant un pylône ou tout au moins une portion de ce pylône, il est composé de deux moitiés s'étendant respectivement de part et d'autre d'une portée 5 du pylône formant "selle", et les extrémités supérieures des deux moitiés, du hauban, qui reposent sur la selle sont raccordées l'une à l'autre horizontalement par une pluralité de coupleurs individuels monotorons servant à raccorder chacun un seul toron à un autre et tous disposés à proximité du plan transversal médian de la selle, qui est celui T du pylône.

La selle 5 ou portée d'appui est elle-même formée par deux tunnels incurvés 6 évidés dans le beton constitutif du pylône 3 lors de la coulée de celui-ci, l'ensemble de ces deux tunnels formant une sorte d'arceau ouvert vers le bas et de préférence symétrique par rapport au plan vertical transversal médian du pylône.

Les extrémités inférieures 61 des deux tunnels 6 débouchent respectivement sur les deux faces transversales F et G du pylône 2 et sont orientées obliquement vers le bas.

Les extrémités supérieures 62 des deux tunnels 6 débouchent horizontalement en regard l'une de l'autre symétriquement par rapport au plan T de façon à définir entre eux une chambre de couplage 7.

C'est à l'intérieur de cette chambre 7 que sont raccordées entre elles les extrémités supérieures des deux moitiés composant le hauban 3 considéré, moitiés dont les portions supérieures sont elles-mêmes logées dans les deux tunnels 6.

Les parois intérieures de ces tunnels 6 sont délimitées par des chemises tubulaires rigides préfabriquées 8, de préférence en métal, qui sont mises en place dans le béton lors de sa coulée.

Les portions, des torons individuels 4, qui sont disposées à l'intérieur des tunnels 6, sont protégées individuellement par des gaines rigides 9, notamment en polyéthylène haute densité, et ces gaines 9 sont maintenues espacées transversalement les unes des autres par des écarteurs appropriés 10, constitués notamment par des grilles rigides en matière plastique.

Chaque volume compris entre des gaines 9 et la chemise 6 qui les entoure est fermé à ses extrémités inférieure 61 et supérieure 62 par, respectivement, un bouchon d'étanchéité il et une plaque de métal rigide 12, et il est rempli par un mortier sans retrait 13 injecté après mise en place des gaines 9 et de leurs écarteurs 10.

Pour ce qui est du raccordement mutuel des deux moitiés de hauban dans la chambre 7, il est effectué toron par toron à l'aide de coupleurs individuels 14 recevant chacun bout à bout deux extrémités de toron à raccorder mutuellement.

Pour former de tels raccords, on prévoit dans la structure en béton du pylône 2 une niche d'accès 15 figures 4 et 5) de volume suffisant pour recevoir un monteur 16, ladite niche communiquant directement avec la chambre 7.

Pour réduire l'encombrement transversal de l'ensemble formé par les différents coupleurs 14, on répartit de préférence ceux-ci selon un maillage triangulé équilatéral s'étendant sur plusieurs étages, ainsi qu'enseigné par le brevet ci-dessus mentionné.

Avec une telle répartition, chaque coupleur 14 est entouré par une pluralité de portions courantes d'autres torons qui sont logées dans des gorges extérieures dudit coupleur, le nombre de ces gorges étant en général de six.

En outre, selon une caractéristique intéressante de la présente invention pour laquelle l'accouplement des torons de chaque hauban s'détend selon trois étages comprenant chacun un tiers des coupleurs, on applique axialement un tiers de ces coupleurs contre l'une des plaques de métal 12 délimitant la chambre 7, et l'autre tiers de ces coupleurs dans le sens inverse du précédent contre l'autre plaque 12. Dans ce cas, les plaques 12 sont traversées jointivement par des tronçons dénudés des torons 4 et non par leurs gaines 9, qui viennent buter axialement contre ces plaques.

Cette mesure présente l'avantage d'assurer une bonne résistance du pylône 2 aux efforts dissymétriques exercés horizontalement sur lui, par exemple lors du passage de poids lourds sur le pont successivement d'un côté à l'autre du pylône.

En effet l'application d'un tel effort dissymétrique a pour effet de surcharger provisoirement les différents torons 4 dont les coupleurs 14 prennent appui contre l'une des plaques 12, torons dont le nombre correspond au tiers du total, tout en laissant libres les deux autres tiers.

Cette surcharge provisoire est toujours relativement faible et donc tout à fait acceptable.

De plus, le frottement réalisé entre chaque toron tendu et sa gaine dans la zone incurvée du toron augmente la résistance opposée par l'ensemble de ce toron et du coupleur correspondant aux efforts exercés sur ledit toron, de sorte que seule une très faible fraction desdits efforts parvient finalement audit coupleur, cette fraction étant même nulle dans la plupart des cas.

Il est à noter également que le frottement signalé, engendré globalement par l'appui latéral de chaque hauban tendu sur la selle qu'il chevauche, assure un filtrage efficace des variations de tension à relativement haute fréquence engendrées par le vent et par le trafic sur les haubans : par suite, ces variations ne sont pratiquement pas transmises jusqu'aux coupleurs1 ce qui assure une excellente tenue à la fatigue-des haubans et de leurs ancrages.

Dans les tronçons, des haubans 3 r qui sont disposés à l'extérieur du pylône 2, les torons 4 constituant ces haubans sont de préférence juxtaposés latéralement côte à côte, en étant alors éventuellement logés, dune façon connue en soi, à l'intérieur d'une gaine de protection commune constituée en tout matériau désirable tel que le polyéthylène haute densité.

On voit sur la figure 2
- des organes déviateurs 17 qui font converger les torons vers l'extérieur pour les faire passer de leur position écartée à leur position juxtaposée latéralement,
- des manchons de protection cylindriques ou cylindro-coniques 18 et 19 assurant la liaison entre les sorties 61 des tunnels et la gaine commune ci-dessus,
- et un cloisonnement 20 formant dans la chambre 7, avec les plaques 12, un boitier propre à recevoir les coupleurs 14 ainsi que les brins de torons sortant de ces coupleurs, ledit boîtier étant avantageusement équipé d'une porte contrôlant l'accès de l'intérieur dudit boîtier à partir de la niche 15.

Pour monter sur un pylône 2 un hauban 3 du genre décrit ci-dessus, on procède comme suit.

Initialement, le boîtier 12,20 est vide et les deux tunnels 6 sont garnis de leurs chemises rigides 8 qui sont fermées à leur deux bouts par les éléments il et 12 et qui sont elles-memes garnies des gaines 9 de protection et guidage pour les torons 4, lesdites gaines étant guidées par les grilles 10, traversant jointivement les bouchons Il et étant immobilisées par le mortier de remplissage 13.

A partir d'un treuil monté sur le sommet du pylône, on tire un à un chaque toron 4 et, après avoir éventuellement arrondi l'extrémité de ce toron pour lui conférer une forme d'obus, on enfile éventuellement cette extrémité dans les éléments annulaires 17, 18 et 19 si ceux-ci sont formés d'une seule pièce et on l'introduit à force dans la gaine 9 qui lui est affectée, à partir d'une sortie 61 de tunnel.

A cet effet le point, de chaque toron 4, en lequel est accroché le cable du treuil de traction, est situé à une distance suffisante de ltextrémité dudit toron pour rendre possible l'introduction indiquée du toron dans sa gaine par poussage.

A la fin de ce poussage, chaque extrémité de toron sort de sa gaine dans la chambre 7.

On raccorde alors bout à bout les extrémités en regard de ces torons à l'aide de coupleurs individuels 14. -
Puis on met individuellement sous tension chaque toron à partir de son extrémité basse, laquelle est ancrée sur le tablier 1 du pont ou sur un massif de fondation approprié.

Lorsque les raccords de tous les torons sont terminés et que ces derniers sont tous mis sous tension, on enduit les coupleurs 14 et les brins dénudés de toron 4 qui en sortent par un produit anti-corrosion, tel qu une cire, ce produit pouvant remplir le boitier 12,20 dont on ferme alors la porte d'accès.

Il est à noter qu'avec un tel procédé d'accrochage des haubans sur les pylônes, il est inutile de faire glisser de grandes longueurs de ces haubans contre leurs selles de portage, ce qui supprime les risques de détérioration par frottement desdits haubans et selles.

La variante schématisée sur les figures 6 et 7 diffère du mode de réalisation décrit ci-dessus par le fait que les tronçons horizontaux supérieurs des différents haubans 3 portés par un me me pylône 2 sont disposés parallèlement côte à côte selon deux nappes horizontales juxtaposées verticalement, à l'intérieur d'une chambre de couplage 7 commune.

Ces tronçons supérieurs sont donc décalés les uns par rapport aux autres transversalement, c'est-àdire selon la direction de la largeur du pont.

Mais en général, et tout comme dans le mode de réalisation précédent, les points d'ancrage des extrémités inférieures des différents haubans 3 sur le tablier 1 du pont, points visibles en P sur la figure 1, sont alignés dans un meme plan vertical longitudinal du pont.

Cet alignement des points d'ancrage inférieurs P implique que certains des haubans 3 soient légèrement inclinés sur le plan vertical longitudinal qui contient leur tronçon horizontal supérieur.

Il est à noter que la construction proposée pour les moyens de guidage des haubans dans les tunnels incurvés 6 est tout à fait compatible avec le léger décalage angulaire, qui peut résulter de cette légère inclinaison, entre l'axe de sortie d'un tel tunnel et l axe du tronçon libre de hauban correspondant : en effet ledit axe du tronçon libre de hauban 3 peut être décalé angulairement, à la construction, par rapport audit axe de sortie du tunnel 6 en jouant sur les emplacements respectifs des trous évidés dans les bouchons d'extrémité 11 et, de toute façon, le jeu angulaire encore possible entre ces deux axes après la prise du mortier d'injection 13 dans le tunnel permet des décalages de l'ordre de. 1 degré, ce qui est tout à fait suffisant dans la pratique.

En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose finalement d'un pont à haubans dont la constitution et la mise en oeuvre résultent suffisamment de ce qui précède.

Ce pont présente de nombreux avantages par rapport à ceux antérieurement connus, et en particulier les suivants
- possibilité d'utiliser des haubans à torons indépendants, ce qui permet de remplacer partiellement ces haubans, sans nécessité d'interruption du trafic,
- absence de frottements dégradants entre haubans et selles lors du montage des haubans sur les pylônes,
- contribution efficace apportée par le frottement mutuel entre les haubans et les selles qu'ils chevauchent à la résistance en fatigue à la traction desdits haubans,
- prix de revient limité du fait de l'absence de structure métallique spéciale d'accrochage,
- esthétique.

Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réali sation qui ont été plus spécialement envisagés selle elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment celles où les deux tunnels incurvés recevant un même hauban seraient dissymétriques par rapport au plan vertical transversal médian du pylône correspondant.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Pont à haubans comprenant un tablier (1), au moins un pylône en béton (2) et des haubans (3), caractérisé en ce que les haubans (3) sont composés d'une pluralité de torons indépendants (4) qui, au moins dans leur portion portée par le pylône, sont maintenus transversalement écartés les uns des autres par des écarteurs mécaniques (10), en ce que le pylône (2) comprend, pour recevoir chaque hauban, deux tunnels incurvés (6) évidés dans le béton constitutif du pylône respectivement des deux côtés du plan transversal médian (T) du pylône, ces deux tunnels débouchant d'une part, à leur extrémité éloignée (61) dudit plan, sur l'une des deux faces transversales (F, G) du pylône, selon une direction orientée obliquement vers le bas, et, d'autre part, du côté dudit plan, horizontalement en regard l'un de l'autre de façon à délimiter entre eux une chambre de couplage (7) accessible de l'extérieur, et en ce que les extrémités supérieures des torons (4) composant les deux tronçons de hauban contenus dans les tunnels sont raccordées horizontalement bout à bout et deux à deux par des coupleurs individuels (14) disposés dans la chambre de couplage (7).

2. Pont à haubans selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi intérieure de chaque tunnel incurvé est tapissée par une chemise tubulaire rigide préfabriquée (8), notamment en métal.

3. Pont à haubans selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que chaque toron (4) est enrobé, au moins dans sa portion logée dans un tunnel (6), par une gaine de protection (9) en matière plastique rigide, notamment en polyéthylène haute densité.

4. Pont à haubans selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le volume compris entre chaque gaine (9) de toron et la chemise rigide (8) qui l'entoure est comblé par un mortier sans retrait injecté (13).

5. Pont à haubans selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que les coupleurs individuels (14) servant à raccorder les différents torons (4) deux à deux sont répartis selon un maillage équilatéral à plusieurs étages.

6. Pont à haubans selon la revendication 5, caractérisé en ce que le couplage multiple est réalisé de façon telle que le tiers des coupleurs (14) vienne en butée axiale selon un premier sens contre une plaque rigide (12) prenant appui sur le béton autour de l'embouchure de l'un des deux tunnels (6) dans la chambre de couplage (7), et qu'un autre tiers desdits coupleurs (14) vienne en butée axiale selon le sens opposé au précédent contre une autre plaque rigide (12) prenant appui contre le béton autour de l'embouchure de l'autre tunnel (6).

7. Pont à haubans selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que les tronçons horizontaux supérieurs de plusieurs des haubans (3) portés par un même pylône (2) - voire de la totalité de ces haubans - sont disposés parallèlement côte à côte à un même niveau.

8. Pont à haubans selon la revendication 7, caractérisé en ce que les extrémités inférieures (P), des haubans (3), ancrées sur le tablier (1) sont disposées dans un même plan vertical longitudinal du pont.