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PONTS




La fonction des ponts est de permettre le franchissement d'un obstacle par une voie de transport. À l'origine, l'obstacle pouvait être une rivière ou une gorge profonde, et la voie de transport une route ou une conduite d'eau. Le pont du Gard, construit au ier siècle après Jésus-Christ, est le plus connu de ces ponts-aqueducs.

Avec le développement des moyens de transport et de la société industrielle, les ouvrages se sont multipliés. À partir du xviie siècle, les canaux pouvaient franchir des rivières ou des vallées par l'intermédiaire de ponts-canaux comme celui de Briare, construit par Gustave Eiffel en 1896.

Lors de l'essor des chemins de fer au cours de la seconde moitié du xixe siècle, l'obligation de limiter la pente des rampes a rendu nécessaire la construction de viaducs franchissant souvent à grande hauteur et à un niveau sensiblement constant des vallées importantes. C'est l'époque, en France, de l'édification du viaduc de Garabit sur la Truyère, par Léon Boyer et Gustave Eiffel en 1884, et de celui du Viaur, par Paul Bodin en 1902 ; mais aussi de nombreux autres, constitués de travées identiques de relativement faible portée, comme les viaducs en maçonnerie de Morlaix, de Dinan, de Barentin, de Chaumont et de Saint-Chamas.

Depuis quelques dizaines d'années, la création du réseau autoroutier a multiplié ces ouvrages afin de franchir des rivières et des vallées avec des pentes qui ne dépassent pas 4 ou 5 p. 100, mais aussi des autres voies de transport, ferroviaires et routières, et même des zones urbanisées lorsque la densité des habitations ne permet pas l'implantation de l'autoroute au sol. Le viaduc de Poncin, qui permet à l'autoroute A40 d'enjamber la vallée de l'Ain, celui de Nantua, qui prolonge le tunnel sortant de la montagne à 100 mètres au-dessus du fond de la vallée, et ceux des Glacières et de Sylans qui franchissent des zones d'éboulis instables, sur l'autoroute Lyon-Genève par Nantua, constituent de remarquables exemples d'ouvrages imposés par la construction d'une autoroute dans des sites difficiles. Les viaducs de l'antenne de Bagnolet, qui rejoint l'autoroute du Nord, ou, pour prendre d'autres exemples, les multiples viaducs urbains de T̄okȳo et de Bangkok franchissent des zones fortement urbanisées ou s'y intègrent au-dessus des voiries classiques. En outre, la nécessité d'éviter les croisements à niveau avec les autres voies routières a conduit à construire de nombreux ponts qui permettent aux voies secondaires de franchir l'autoroute. Ces ouvrages de passage inférieur ou supérieur autoroutier, selon la position de la voie secondaire par rapport à l'autoroute, ont été standardisés et sont appelés ponts-types. Il existe aussi des échangeurs, quelquefois particulièrement complexes pour les autoroutes urbaines, où deux, trois, voire quatre niveaux de circulation s'entrecroisent sur des ouvrages dont le tracé en plan est souvent courbe et dont l'épaisseur doit être faible. Ceux-ci doivent s'appuyer au sol en des points imposés par la disposition des voies. L'échangeur de la porte de la Chapelle sur le boulevard périphérique de Paris ou celui de Saint-Maurice entre les autoroutes A4 et A86 en donnent de bons exemples.

La nécessité de développer à nouveau les transports en commun dans les grandes agglomérations conduit aussi à la construction d'ouvrages urbains passant au-dessus des habitations ou des voiries existantes, comme cela avait déjà été le cas lors de la construction des métros de Paris, de Londres ou de New York au début du xxe siècle ; les viaducs de Neuilly-Plaisance de la ligne de Marne-la-Vallée du R.E.R., du Val de Lille ou du métro de Toulouse en donnent de bons exemples. [...]



  L'histoire de la construction des ponts


L'histoire de la construction des ponts est avant tout celle des matériaux qui les constituent. Les ouvrages primitifs étaient réalisés avec des matériaux naturels tels que le bois, les lianes et la pierre. Avec des lianes, on a construit des passerelles suspendues ; avec la pierre, des ponts en poutre – une simple dalle de pierre jetée entre deux appuis – et des arcs ; avec le bois, des ponts en poutre – une série de troncs d'arbres entre deux appuis – et des treillis de plus en plus complexes, travaillant en poutre ou en arc. Des passerelles de l'Himalaya constituent même des exemples de construction par encorbellements successifs, avec des troncs d'arbre encastrés dans une culée de pierres sèches et s'avançant de plus en plus au-dessus de la brèche ; et des exemples de pont-ruban tendus entre deux rives.


Ponts en bois

Le bois a été le matériau le plus utilisé dans l'Antiquité et jusqu'au xviie siècle, même si nous n'en avons gardé que de rares témoignages tels que le pont de la Chapelle à Lucerne, le plus célèbre, et celui de l'Accademia à Venise. Toutefois, les historiens ont laissé la description d'ouvrages très importants : Hérodote parle de ponts sur le Nil et l'Euphrate vingt siècles avant Jésus-Christ ; Darius aurait franchi le Bosphore et Xerxès les Dardanelles sur des ponts de bateaux ; César a réalisé en huit jours un ouvrage sur le Rhin pour aller écraser les Germains en 55 avant J.-C. ; et Trajan fit construire un pont de 1 100 m sur le Danube, en 105 après J.-C., dont le dessin nous est laissé par la colonne Trajane. Le bois a encore été largement utilisé au xixe siècle en Amérique du Nord pour les grands viaducs ferroviaires.


Ponts en pierre

La pierre et la maçonnerie ont été utilisées pour des ouvrages importants et durables, depuis la haute Antiquité jusqu'à la fin du xixe siècle et même jusqu'à tout récemment en Chine, pendant la révolution culturelle. L'origine des arcs en pierre remonterait aux Sumériens, mais ce sont les Étrusques et surtout les Romains qui ont développé leur construction, acquérant une compétence technique (traité de Vitruvius Pollio) qui ne sera retrouvée qu'au xvie siècle en Italie. Les arcs primaires des ponts en grand appareil du haut Empire sont bâtis par anneaux de pierres successifs, les uns à côté des autres, pour limiter la taille des cintres ; les ponts du bas Empire sont réalisés en maçonnerie, grâce à la découverte des ciments naturels ; l'arc primaire est alors construit par rouleaux successifs. L'ouvrage est complété par les tympans qui maintiennent les matériaux de remplissage portant la chaussée. Les voûtes romaines sont en plein cintre et les portées peuvent atteindre 30 m (cf. rome et empire romain - L'art romain).

Le Moyen Âge n'apportera aucun progrès sensible (pont Bénezet à Avignon, en 1187 ; celui de Céret, en 1339), avec une forme un peu différente des voûtes en arc brisé (pont Valentré à Cahors, en 1308, celui d'Entraygues, en 1269), probablement sous l'influence des constructions orientales qui atteindront leur apogée dans l'empire turc (pont de Mostar en Bosnie-Herzégovine par Hayruddin). Il faudra attendre la Renaissance italienne pour que les voûtes soient surbaissées et les piles affinées. Le pont de la Trinité à Florence, en 1570, et celui du Rialto à Venise, en 1590, en sont des bons exemples. En France, la technique fit des progrès considérables au xviiie siècle grâce à la création du Corps des ponts et chaussées, en 1716, de l'École des ponts et chaussées, en 1747, et aux ouvrages de Jean-Rodolphe Perronet, son premier directeur (pont Georges V à Orléans en 1761 et celui de la Concorde en 1791) [...]



  Les ponts modernes


Aujourd'hui, dans leur grande majorité, les ponts sont des poutres en acier, en ossature mixte acier-béton ou en béton précontraint. Les grandes portées restent le domaine réservé des ponts à câbles, et les très petites portées, au-dessous de 10 à 12 mètres, celui du béton armé.


Les ponts en poutre

Les poutres en treillis métallique ont été pratiquement abandonnées en Europe au profit des poutres à âmes pleines sous chaussée. C'est une conséquence de l'évolution historique des coûts relatifs de la main-d'œuvre et de la matière. Jusqu'à la Seconde Guerre mondiale, le coût de la main-d'œuvre était assez faible tandis que le prix des matériaux – et tout particulièrement de l'acier – était très élevé. Il était donc intéressant de construire des treillis permettant de sensibles économies de matière, au prix d'assemblages complexes. Mais, avec l'augmentation du coût de la main-d'œuvre et la chute du prix des matériaux, la tendance s'est inversée. D'autant que l'amélioration des caractéristiques mécaniques de l'acier a limité la quantité de matière que permet d'économiser la complication de la structure. Dans leur grande majorité, les ponts métalliques sont donc construits avec des poutres à âmes pleines sous chaussée. Il arrive encore, cependant, qu'on construise des ponts à poutres latérales en treillis – du type Warren ou Warren à montants – lorsqu'on ne dispose que d'un très faible espace entre l'obstacle à franchir et le niveau de la chaussée.

Les ponts à poutres à âmes pleines sous chaussée ont pratiquement la même structure, qu'il s'agisse d'ouvrages en acier à dalle orthotrope ou qu'il s'agisse de ponts en ossature mixte avec une dalle participante en béton. La dalle – orthotrope ou en béton – constitue la membrure supérieure de l'ossature, complétée par des poutres en I ou un caisson (ou plusieurs caissons). Les ouvrages en ossature mixte étaient souvent constitués de nombreuses poutres reliées par des entretoises ; la tendance est aujourd'hui de construire des ponts à deux poutres, dits bipoutres. Lorsque le tablier est étroit, ces poutres sont reliées par de simples entretoises et la dalle ne porte transversalement que de poutre à poutre. Lorsque le pont s'élargit, les efforts transversaux augmentent dans la dalle qui est alors précontrainte dans le sens transversal, comme pour le viaduc de la Somme sur l'autoroute A26. Mais on peut aussi, pour les ouvrages larges et très larges, multiplier les poutres principales, ou relier les deux poutres principales par des pièces de pont qui portent le hourdis supérieur en béton avec un entre-axe limité, de l'ordre de 3 à 4 m ; la dalle en béton travaille alors surtout dans le sens longitudinal comme pour le viaduc de la Planchette sur l'autoroute A75 près de Chirac. Les choix sont beaucoup plus limités dans le cas des ponts en acier : les deux poutres principales doivent obligatoirement être reliées par les pièces de pont qui supportent les augets, comme pour le viaduc d'Autreville. Pour des portées très importantes, ou lorsqu'on a besoin d'une grande rigidité de torsion dans les ponts courbes ou très en biais, voire pour des raisons esthétiques, on remplace les poutres en I par des caissons. Mais l'importance des contraintes de compression dans la membrure inférieure, et dans le bas des âmes au voisinage des appuis, impose un fort raidissage des tôles, qui leur donne le même aspect qu'une dalle orthotrope. La sous-estimation des risques de voilement de la membrure inférieure de ces caissons a conduit à de graves accidents au début des années 1970 (effondrements, en cours de construction, du pont de Vienne sur le Danube en 1969, de celui de Milford Haven en 1970, de Melbourne en 1970 et de Coblence en 1971) [...]



  Les ponts spéciaux


Certains ponts sont tout à fait particuliers, du fait de leurs fonctions ou de leurs conditions de fonctionnement.

Les ponts-canaux sont rares aujourd'hui, car les voies de navigation modernes sont de plus en plus limitées aux basses vallées des grands fleuves : le pont-canal de Toulouse est, en France, le seul exemple récent.

Les ouvrages mobiles sont plus nombreux. Il en existe plusieurs types. Les ponts levants sont constitués d'un tablier aussi léger que possible – d'abord construit en treillis métallique puis, le plus souvent aujourd'hui, en caisson orthotrope –, et de deux tours qui permettent de loger les contrepoids qui équilibrent la plus grande partie de la masse du tablier. La descente des contrepoids permet un levage rapide du tablier pour laisser le passage aux navires. Les plus grands ponts levants français sont le pont de Recouvrance sur le Penfeld, à Brest (88 m, 1954), et celui du Martrou sur la Charente (92 m, 1966) et le pont Gustave-Flaubert à Rouen (119 m, 2008). Les ponts basculants sont constitués d'un ou de deux fléaux équilibrés, avec une console aussi légère que possible pour franchir la brèche, équilibrée par un contrepoids arrière qui pénètre dans une culasse en béton armé. Le basculement du fléau, autour de son axe d'appui, permet le passage des navires. Le pont de Martigues, à l'entrée de l'étang de Berre, comporte deux fléaux de 27,50 m (1962) ; celui de l'écluse François Ier, au Havre, comporte un seul fléau de 74 m ; le pont de Bizerte en est une copie fidèle. Il existe aussi des ouvrages tournants : un fléau équilibré tourne autour d'un axe vertical à terre, sur une rive pour les petits ouvrages, ou sur chacune des deux rives pour des portées plus importantes, ce qui dégage un chenal navigable. On peut aussi faire tourner un fléau unique et symétrique autour d'une pile séparant le chenal en deux bras. On construit également des ponts roulants : le fléau, toujours équilibré par un contrepoids, est retiré vers l'arrière en descendant légèrement pour pouvoir pénétrer à l'intérieur d'une culasse en béton armé.


 

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