Ponts en béton

La construction d’un pont est une opération délicate, nécessitant l’utilisation de méthodes et d’équipements spécifiques. De nouvelles techniques ont vu le jour pour faciliter les travaux et réduire le temps de réalisation des chantiers, quelle que soit leur envergure. Actuellement, il est possible d’ériger des ponts aussi solides que complexes, et ce, en maîtrisant les coûts et l’impact environnemental.

Le saviez-vous ?

Les ponts ont une durée de vie limitée, théoriquement de 100 ans, mais en réalité, statistiquement, de 70 ans, avec de fortes variations selon les types d’ouvrages, de 35 à 250 ans.

L’évolution des performances des matériaux et des moyens de fabrication a rendu tout cela possible. Le béton armé et le béton précontraint sont largement les matériaux les plus utilisés jusqu’à aujourd’hui.

Les ponts sont généralement construits sur leur emplacement définitif. Néanmoins, on peut avoir recours à de nombreux procédés en fonction de plusieurs facteurs : emplacement de l’ouvrage, difficulté d’accès, contraintes spécifiques du chantier, etc. Il existe des techniques variées pour l’édification des ponts en béton : construction sur étaiements, poutres préfabriquées ou par poussage, rotation, encorbellement, cintre auto lanceur, ripage transversal, ou encore par des éléments préfabriqués.

Construction sur étaiements

C’est la technique couramment utilisée pour la réalisation des ponts en béton. Elle consiste à installer des cintres ou des échafaudages, servant à supporter les charges et éviter un affaissement.

➡️ Cette méthode est employée pour la construction de ponts de petite ampleur ou de moyenne hauteur.

Toutefois, la mise en œuvre de cette technique dépend de deux facteurs très importants : le sol doit être stable et la brèche à franchir ne doit pas être occupée.

La construction de pont sur étaiements respecte des étapes précises :

  1. Mise en place des appuis avec des systèmes de coffrages verticaux classiques. Il faut veiller à la stabilité des structures pour compenser les efforts de poussée dus au vent durant les travaux et le bétonnage,
  2. Installation de l’étaiement vertical, horizontal et des plateaux coffrants pour supporter les charges du tablier en cours de réalisation et des systèmes de coffrages,
  3. Réalisation des armatures du tablier et installation des gaines de précontrainte,
  4. Coulage du béton et mise en précontrainte du tablier
  5. Décintrement ou enlèvement des échafaudages

⚠️ Durant les travaux, il est essentiel de tenir compte de la déformabilité du cintre. Pour y remédier, la solution idéale est d’avoir recours à des contre-flèches de construction.

Poutres préfabriquées

Cette technique comprend l’utilisation de poutres préfabriquées pour la réalisation du tablier. Nécessitant des méthodes de pose spécifiques, celles-ci sont installées sur leurs appuis définitifs au moyen d’un matériel de manutention.

Les poutres préfabriquées seront jointes entre elles dans le sens transversal à l’aide d’un hourdis et d’entretoises.

On distingue deux types d’ouvrages construits avec des poutres préfabriquées :

🔵 Les ponts à poutres précontraintes par pré-tension (PRAD) ou en béton armé, qui ont une gamme de portées comprises entre 10 à 35 mètres. Ce sont généralement des ouvrages autoroutiers.

🔵 Les ponts à poutres précontraintes par post-tension, qui sont utilisés pour des portées allant de 30 à 35 mètres.

La conception et la réalisation d’un pont à poutres préfabriquées comportent plusieurs phases :

  1. Préfabrication des poutres sur le site,
  2. Mise en tension sur les poutres de plusieurs câbles de précontrainte longitudinale pour la libération des coffrages,
  3. Mise en attente des poutres sur une aire de stockage,
  4. Mise en tension d’un complément de précontrainte sur la zone de stockage,
  5. Installation des poutres sur appuis définitifs à l’aide d’équipements de levage et de manutention,
  6. Mise en place d’entretoises unissant les poutres,
  7. Mise en précontrainte éventuelle des entretoises,
  8. Coffrage, ferraillage et bétonnage du hourdis,
  9. Mise en tension des prochains câbles de précontrainte longitudinale, puis d’une précontrainte transversale dès que le hourdis a obtenu assez de résistance.

Notez bien que la méthode des poutres préfabriquées est utilisée pour la construction de ponts droits, mais s’adapte également pour la réalisation d’ouvrages courbés ou de largeur variable, ou encore de ponts biais.

Ce procédé de fabrication réserve de nombreux avantages : 

✅ Pas d’utilisation de cintres et d’échafaudages, ce qui permet de travailler efficacement dans les zones difficiles d’accès,

✅ Réduction des délais d’exécution,

✅ Optimisation de la qualité des poutres,

✅ Technique économique s’il s’agit d’ouvrages répétitifs

Construction par poussage

Pour cette technique, on réalise des tronçons afin de déplacer progressivement le tablier par poussage jusqu’à sa position définitive. On construit ainsi le tablier par éléments successifs sur des aires de préfabrication installées à l’arrière de l’une ou des deux culées de béton.

Il est souvent recommandé d’installer un « avant-bec » métallique à l’extrémité du tablier, combiné à un mât composé de haubans provisoires, afin de réduire les efforts de porte-à-faux et simplifier le franchissement des appuis durant l’opération de poussage.

Il est également important de noter que le tablier doit être de hauteur constante. En effet, il est nécessaire d’avoir, en arrière des culées, une longueur suffisante (la longueur d’une travée au minimum) pour l’aménagement de l’aire de fabrication du tablier.

D’une manière générale, la portée courante des ouvrages ayant plusieurs travées est entre 40 à 50 m. Quant à la grande portée des ouvrages poussés depuis les deux rives, elle est comprise entre 70 à 80 m.

Comme toutes les techniques de construction de pont, la construction par poussage dispose aussi de ses avantages particuliers :

✔️ Réduction de la durée du chantier,

✔️ Pas d’utilisation d’échafaudages,

✔️ Facilitation de l’accessibilité de l’aire de construction du tablier,

✔️ Maîtrise du coût des coffrages, etc.

On choisit particulièrement la méthode de construction par poussage lorsque la brèche est difficile d’accès, ou encore en cas de tabliers rectilignes ou courbés dans leur plan longitudinal ou transversal. Cette technique est également adaptée s’il est nécessaire de ne pas gêner la circulation. 

Construction par rotation

Cette technique consiste à construire le pont par moitié sur chacune des deux rives ou complètement sur une rive, parallèlement à l’axe de la brèche. L’ouvrage sera ensuite déplacé à son emplacement définitif par rotation autour de ses appuis.

On utilise couramment ce procédé de fabrication lorsqu’il est difficile, coûteux ou impossible de travailler sur la brèche : ouvrage sous circulation, présence de rivière, site difficile d’accès, etc. 

La construction de pont en béton par rotation demande la prise en compte de deux facteurs essentiels :

  • Étude de la rotation et de la stabilité du fléau durant l’opération
  • Étude de l’effort soumis à la structure pour réaliser la rotation (au tablier, soit au droit de l’appui tournant, soit au droit de l’appui arrière de stabilité).

Il est important de souligner que le bétonnage du joint de clavage garantit la continuité de la structure lorsque les deux fléaux sont tournés et alignés, surtout pour les ouvrages construits par moitié.

Construction par encorbellement

Cette technique vise à façonner le tablier par tronçons à partir des piles. On a recours à cette méthode de construction si l’on veut accroître la portée des ponts au-delà de la dimension des troncs d’arbres. Elle est généralement utilisée pour la réalisation de ponts en béton précontraint.

➡️ Le principe consiste à réaliser des voussoirs encastrés dans une culée massive, constituant l’amorce du tablier. Puis, on assemble une paire de voussoirs supplémentaires à travers le fléau, et ce, par encorbellement. L’utilisation de câbles de précontraintes permet de relier ces nouveaux voussoirs au fléau. Par ailleurs, ceux-ci sont fabriqués dans des cellules ou des doucines. On a souvent recours à des poutres de lancement pour les installer, en employant des grues ou du matériel de levage situés sur le tablier. 

✅ La construction de ponts par rotation est privilégiée pour l’édification d’ouvrages ayant des portées comprises entre 60 et 200 m. Mieux encore, il est possible de bâtir des ouvrages ayant des largeurs de plus de 30 m. 

Préfabrication

Cette technique est employée uniquement pour la construction de ponts à poutres préfabriquées sous chaussée, précontraintes et de ponts composés de voussoirs préfabriqués. 

Certains éléments préfabriqués peuvent être transportés par voie routière, par exemple des parements et des poutres dont le poids ne dépasse pas 30 tonnes. Ces pièces sont préfabriquées en usine et manipulables sur le chantier à l’aide d’engins de levage. 

Cependant, d’autres pièces peuvent atteindre plusieurs milliers de tonnes. On a recours au transport maritime pour les déplacer sur le chantier, soit par le biais de transports exceptionnels. Aujourd’hui, il est possible de réaliser des éléments fabriqués de grandes dimensions sur le chantier, ce qui est une solution efficace pour faciliter les procédés de fabrication. Cette méthode est notamment applicable aux ponts construits par encorbellement ou par travée entière. 

✅ La méthode de préfabrication se révèle économique étant donné que les coûts de production sont significativement bas dans une usine que sur site. C’est pourquoi, il est essentiel d’étudier avec attention les questions de transport, d’assemblage et de manutention. 

Construction par cintre auto lanceur

Pour ce procédé de fabrication, on utilise des cintres mobiles s’adaptant parfaitement à la structure. Ces cintres auto lanceurs peuvent êtres déplacés de façon autonome d’une travée à une autre. Ils s’appuient notamment sur les piles ou les culées et sur l’élément déjà construit du tablier. Leurs portées maximales sont comprises entre 30 et 55 m.

La construction par cintre auto lanceur est applicable aux ouvrages rectilignes, étant à section constante. C’est une technique économique et rapide à mettre en œuvre.

Construction par ripage transversal

Cette technique est essentiellement utilisée pour construire ou remplacer rapidement un ouvrage afin de réduire la gêne occasionnée par les travaux. Pour cela, on construit le pont à côté de son emplacement définitif avant de le placer à sa position définitive. Le tablier sera ainsi déplacé par ripage transversal. 

Enfin, l’épaisseur du hourdis des ponts courants est généralement comprise entre 18 et 22 cm pour la construction des ouvrages autoroutiers, et de 25 cm pour les ponts rails.

Construisons un pont !

Quelles sont les différentes techniques de construction de ponts en béton ?

Construction sur étaiements, poutres préfabriquées, par poussage, rotation, encorbellement, préfabrication, cintre auto lanceur, ripage transversal.

Quelle est l’épaisseur moyenne d’un hourdis pour un pont routier ?

L’épaisseur est comprise entre 18 et 22 cm.

Quels sont les matériaux les plus utilisés pour la réalisation d’un pont ?

Le béton armé et le béton précontraint.

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