les types de ponts préfabriqués sont multiple et varié on peut citer :
- Ponts-dalles,
- Ponts-bacPonts mono-caisson,
- Ponts-caissons,
- Ponts à poutres,
- Ponts à segments …
Table of Contents
1- Généralités
Les premiers ponts préfabriqués étaient plutôt petits et du type ponts-dalles massifs. Il existait différentes variantes:
- Les petits ponts-dalles, réalisés à l’aide de dalles massives préfabriquées.
- Le système de poutres contiguës, dans lequel le pont est composé d’une série de poutres rectangulaires massives qui sont bétonnées l’une à coté de l’autre en usine et qui sont rassemblées en bon ordre sur chantier. Après le montage les éléments sont précontraints transversalement et forment ainsi un pont complet. Ce système n’est plus utilisé.
- Système composé de petites poutres en T renversé, positionnées les unes à côté des autres. Après le montage, les vides entre les poutres et au-dessus sont remplis de béton coulé sur place.
Les ponts composés de poutres préfabriquées et d’une dalle de béton coulée en place sont apparus plus tard. Initialement, la hauteur des poutres était limitée de 0,50 m à 0,70 m pour des portées allant jusqu’à 15 m. Petit à petit, les poutres sont devenues plus grandes et plus hautes, jusqu’à 2,20 m actuellement. La portée des poutres augmenta en même temps de 35 à 50 ou 60 m.
Les développements les plus récents tendent vers une préfabrication complète du pont. Il existe également différents systèmes: ponts-caissons, ponts-bacs et ponts à segments.
2- Ponts-dalles
Les petits ponts peuvent être réalisés à l’aide de dalles pleines préfabriquées, placées les unes à côté des autres. La portée est de 8 à 20 m (Fig. 11.1). Les dalles précontraintes ont en général une largeur modulée de 1200 à 3400 mm, l’épaisseur varie de 350 à 700 mm. Les dalles préfabriquées sont en général précontraintes. Les joints longitudinaux sont profilés pour permettre le transfert des efforts de cisaillement verticaux entre éléments après le bétonnage des joints longitudinaux. Les côtés du pont sont souvent finis à l’aide d’un profil de rive qui est souvent coulé en même temps que la dalle de compression.
3- Ponts composés d’éléments avec dalle intégrée
Une deuxième catégorie de ponts préfabriqués sont composés de profils en forme de T ou de U
alourdis par dalle intégrée. Les éléments en béton précontraint sont placés les uns à côté des
autres. A la fin de chaque portée, une entretoise en béton coulé sur place est prévue. Une couche de solidarisation est coulée par la suite pour la cohésion de la dalle.
Les éléments en T sont utilisés pour des portées allant de 20 à 40 m et supportent des charges limitées. Elles ont une largeur de 480 à 1980 mm et une hauteur de 1200 à 1800 mm.
Pour les ponts sollicités par de lourdes charges et limités en hauteur, on utilise des éléments en U renversé. Ces éléments ont environ 1m de haut et 1200 mm de large. La portée peut aller jusqu’à 28 m.
Détail de joint entre les dalles préfabriquées
Surface rendue rugueuse et ouverture pour entretoise Barres d’attente pour la
liaison avec la couche
de solidarisation
Coupe longitudinale de l’about Coupe transversale
4- Ponts à poutres
Depuis les années 60, les grands ponts préfabriqués étaient réalisés avec des poutres
précontraintes. Le tablier du pont était composé de différentes poutres en I ou en T renversé qui étaient disposées à une distance donnée les unes par rapport aux autres. Les poutres étaient reliées entre elles par une entretoise coulée en place aux abouts. Avant, pour les grandes portées, on utilisait parfois des entretoises au milieu de la travée. Cette technique n’est actuellement plus employée.
Après le montage des poutres préfabriquées et le bétonnage des entretoises, la dalle de pont était coulée sur un coffrage composé généralement de prédalles.
Les poutres en I ont des blocs d’about carrés et des barres d’attente sur la face supérieure pour la liaison avec la dalle. La hauteur des poutres peut aller jusqu’à 2200 mm. La dalle a souvent une épaisseur variant de 160 à 200 mm et parfois même 250 mm. Le système est utilisé pour les ponts isostatiques et hyperstatiques, la portée peut varier d’environ 15 à 55 m. La distance entre les poutres préfabriquées dépend de la longueur de la portée, de la charge du pont et de la hauteur de construction disponible.
La SNCB utilise souvent une variante pour les ponts à poutres préfabriquées où la semelle
supérieure des poutres est enlevée. La dalle coulée en place fait fonction de semelle supérieure de la construction.
5- Ponts à poutres composites acier-béton
Depuis 1985, des poutres composites sont fabriquées en Belgique. Elles allient les avantages du béton précontraint et des poutres en acier préfléchies. Les poutres disposent d’une plus grande rigidité et résistance à la fatigue. Le système est utilisé lorsque la hauteur de la construction est limitée ou pour des charges très importantes combinées à des grandes portées, de 30 à 40 m. Lors de la production, les profils cintrés en acier sont poussés vers le bas à l’aide de vérins avant que la semelle inférieure ne soit bétonnée. Cette dernière comprend entre autre un grand nombre de
torons de précontrainte. Après le durcissement du béton, les forces de préflexion sur les profils sont enlevées et les torons de précontrainte sont lâchés petit à petit. L’étape suivante consiste à enrober le profil avec du béton.
La longueur des éléments varie de 30 à 55 m et la hauteur de 500 à 2500 mm. Le poids
maximum d’un élément de ce type est jusqu’à présent de 213 tonnes.
6- Ponts-caissons
Ce type de pont est composé de caissons préfabriqués. Ce système n’est pas appliqué en
Belgique. Le tablier est composé d’une série de caissons placés les uns à côté des autres ou
légèrement espacés. Après montage, les joints longitudinaux sont bétonnés. Dans certains cas le pont reçoit une post-tension latérale. Le degré d’élancement des ponts-caissons est de l’ordre de 30. Les rives des caissons sont pourvues de barres d’attente pour les joints longitudinaux et pour la liaison avec les poutres de rive.
Comme alternative aux caissons il existe des éléments de pont en forme de U préfabriqué, qui après montage sont complétés par des prédalles ainsi que par une couche de compression coulée en place. Cette solution est appliquée en Belgique par la SNCB.
Il existe depuis 1995 des caissons précontraints préfabriqués à courbure horizontale. Ils sont
utilisés pour les ponts à tracé courbe. La rigidité de torsion des caissons est particulièrement
adaptée dans ce cas. Cette solution est couramment utilisée en Angleterre, aux Pays-Bas et en Espagne. Le rayon de courbure varie de 200 à 100 m. Lors de la production, la poussée latérale engendrée par la précontrainte déviée est absorbée par un équipement spécial.
7- Ponts mono-caisson
Ces dernières années, l’Espagne à développé des nouveaux systèmes préfabriqués pour ponts à grandes portées. En Belgique aussi, des ponts mono-caisson préfabriqués existent déjà, entre autres pour le TGV. Ces ponts sont constitués de grandes poutres-caisson trapézoïdales ou de poutres en forme de U, avec une dalle en encorbellement coulée en place. La réalisation peut être isostatique ou hyperstatique, avec des portées jusqu’à 90 m.
La longueur des éléments de caisson est limitée à 45 m en raison du transport et de la
manipulation. Lorsque de plus grandes portées s’avèrent nécessaires, elles sont réalisées à l’aide de deux éléments ou plus, soutenus temporairement lors du montage et ensuite reliés par post-contrainte. Les câbles de post-contrainte peuvent être placés soit dans la section de béton soit à l’extérieur. Les poutres et la dalle coulée en place fonctionnent comme une construction composite.
Ce type de pont est complexe, mais le système permet de réaliser de plus grandes portées par
comparaison avec les ponts à poutres standard. Plusieurs ponts de ce type avec des portées de 50 à 90 m ont déjà été construits en Espagne et au Portugal. La partie en encorbellement du tablier est soit coulée en place, soit réalisée à partir de prédalles préfabriquées soutenues par des supports préfabriqués ou des treillis en acier.
En 2004 en Belgique, quatre grands viaducs de chemins de fer – TGV ont été réalisés selon ce
principe : Battice, Herve, José et Ruyff. Les piliers sont en forme de V et les jambes des deux
colonnes obliques sont reliées par de lourdes poutres-caisson préfabriquées (Figure 11.9). La
portée maximale des poutres-caisson dans la pile en V est de 42,8 m. L’espace entre les deux
piles en V est également franchi par deux poutres-caisson d’une longueur de 35,6 m. Le poids du plus grand élément de caisson s’élève à 220 tonnes. Après le montage des poutres-caisson, les travées sont reliées par post-contrainte.
Le tablier est composé de grandes prédalles préfabriquées placées de façon transversale. Les
prédalles précontraintes ont une longueur de 13,5 m, une largeur de 3,4 m et un poids de 45
tonnes pièce. La liaison des poutres-caisson se fait à l’aide d’ouvertures avec des armatures en attente dans les plaques. Après le remplissage des joints longitudinaux entre les prédalles, le hourdis est post-contraint dans le sens longitudinal. La finition du tablier est appliquée
directement sur les prédalles sans couche de solidarisation.
Il existe également des mises en oeuvre où les monocaissons ont une face inférieure courbée. La précontrainte est alors réalisée à l’aide de câbles de post-tension. Ces ponts sont d’ordinaire hyperstatiques et les portées peuvent dépasser les 50 m.
8- Ponts-bac
Au cours de la dernière décennie du siècle dernier, de nouveaux types de ponts pour la
construction des chemins de fer à grande vitesse ont vu le jour en Belgique. Les ponts-bacs sont utilisés pour des viaducs de chemins de fer. Les exigences principales sont un grand module d’inertie de la section transversale et une hauteur de construction limitée. Le ballast est placé sur le fond du pont-bac, ce qui permet de construire des ponts élancés.
Les ponts-bacs ont été conçus par la SNCB. Ils sont également basés sur le principe d’éléments précontraints composites avec poutres en acier préfléchies enrobées (Figure 11.10).
Cela permet la réalisation de plus grandes portées et de plus petites hauteurs de construction.
Les poutres en acier préfléchies sont situées dans les nervures et les torons de précontrainte dans la dalle de fond. Ces éléments ont une grande rigidité et une grande résistance à la fatigue.
Comme pour les poutres acier-béton composites, les ponts-bacs sont réalisés en deux étapes : d’abord la dalle de fond avec les torons de précontrainte, dans laquelle sont fixées les semelles inférieures des deux profils en acier préfléchi, et dans un deuxième temps, la poursuite de l’armature et du bétonnage des nervures et des semelles supérieures. La longueur des ponts-bacs varie de 10 à 25 m, la hauteur maximale est de 1,50 m et la largeur va jusqu’à 4,00 m. Le poids total des éléments peut s’élever à 160 tonnes.
9- Ponts à segments
Les segments préfabriqués sont régulièrement utilisés dans la construction de grands ponts
réalisés par porte-à-faux. Les segments embrassent la totalité de la largeur du pont et leur
longueur dépend du poids, surtout dans le cadre des possibilités de transport et de manipulation.
Les grands segments sont généralement préfabriqués sur chantier mobile, à proximité du pont. Il existe toutefois aussi de bons exemples de grands segments réalisés en usine. Cette manière de procéder est souvent utilisée pour les projets de plus petite envergure, par exemple des viaducs urbains. Un des avantages des cette méthode réside dans la possibilité de fabriquer de grandes séries d’éléments identiques. Le montage se fait normalement à l’aide de supports temporaires et après le remplissage des joints transversaux, les éléments sont reliés par post-contrainte dans le sens longitudinal.
10- Ponts à arches
Dans les zones à population dense, l’esthétique des ponts reçoit plus d’attention. Il existe de
nombreux exemples de ponts urbains rénovés dont l’apparence d’origine a été autant que
possible respectée, par exemple en utilisant des poutres courbées préfabriquées, ou avec un profil spécial ou une finition spéciale des poutres de rive.
Aperçu des possibilités de portée avec différents types de ponts préfabriqués
11- Applications spéciales
11.1- Ponts piétonniers
Les ponts piétonniers sont particulièrement adaptés à la préfabrication, tant pour de petites que pour de grandes portées. Il existe de nombreux exemples où différents types d’éléments
préfabriqués sont utilisés, par exemple des poutres, des éléments TT alourdis, etc.
11.2-Pont-canal
Il existe de bons exemples de ponts-canaux réalisés à l’aide d’éléments préfabriqués, comme par exemple à Houdeng-Aimeries en Belgique. Ce pont à une longueur de 500 m et les poutres précontraintes de 80 tonnes sont placées dans le sens transversal. Les poutres ont une hauteur variable à intrados courbé vers le bas.
Ponts pour applications industrielles
Les poutres de pont préfabriquées peuvent également être utilisées pour des chemins de transport et d’autres applications industrielles.
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