Conception de ponts courbes (avec schéma)

Après avoir lu cet article, vous en apprendrez davantage sur la conception des ponts courbes.

Les ponts incurvés sont normalement prévus pour les viaducs et les échangeurs où les voies de circulation divergentes sont converties en un pont à plusieurs voies ou un pont supérieur et vice-versa. Le second pont Hooghly à Calcutta, avec une chaussée à six voies sur le pont principal au-dessus de la rivière et sur les viaducs d’approche du côté de Calcutta et de Howrah, en est un exemple.

Les échangeurs des deux côtés de Calcutta et de Howrah consistent en un certain nombre de bras à une ou deux voies. Une partie du viaduc d'extrémité de Calcutta et une partie des bras des échangeurs latéraux de Calcutta et de Howrah sont situées dans des courbes, comme illustré à la Fig. 9.12.

Il est parfois nécessaire de construire des ponts courbes traversant des canaux lorsque la contrainte de terrains à l’intérieur d’une ville ou d’une ville est telle que la construction d’un tel pont est la seule possibilité.

Type de piles:

Le choix du type de piles pour les ponts courbes de viaduc et d’échangeur n’est pas un problème, sauf dans les cas où les voies de circulation se situent en contrebas. Lorsque les voies de circulation sont situées sous le viaduc ou les ouvrages d’échange ou lorsque le pont est construit sur un canal, la pile rectangulaire normale affecte l’écoulement de la circulation dans le premier cas et l’écoulement de l’eau dans le second (Fig. 9.13a). .

Par conséquent, dans de telles circonstances, un pilier circulaire solide ou creux, avec son capuchon au-dessus perpendiculaire à l'axe du pont, constitue la solution idéale (Fig. 9.13b), auquel cas le flux sera lisse.

Disposition des roulements:

L’axe d’un tablier de pont pour un pont incurvé n’est pas une ligne droite et change de direction en tout point. Pour cette raison, les chapeaux de piliers ou de piliers supportant le tablier à travers les paliers ne sont pas parallèles bien que ceux-ci forment un angle droit avec l'axe du pont à ces endroits.

Mais comme l’axe du pont change de direction d’un chapeau de pile à l’autre, il est nécessaire d’envisager avec soin la fixation de l’axe des roulements métalliques, qu’il s'agisse de rouleaux, de bascules, de charnières ou de glissières, bien qu’un tel problème ne se pose normalement pas. de roulements en élastomère ou en caoutchouc qui sont libres de se déplacer dans n'importe quelle direction et permettent un mouvement horizontal libre et la rotation de la superstructure.

L'orientation des appuis métalliques libres doit être telle que la direction de translation des appuis coïncide avec la direction de déplacement du tablier du pont. L'axe d'un pont incurvé change de direction en chaque point et par conséquent, l'axe du pont de deux piliers adjacents n'est pas le même.

Par conséquent, il convient de décider de quelle manière l'axe des appareils d'appui doit être placé, que ce soit perpendiculairement à l'axe du pont en cet endroit ou parallèlement à l'axe du chapeau de la pile ou dans toute autre direction permettant le libre mouvement pont en raison de la variation de température est autorisée sans aucune obstruction. La direction de mouvement d'un tablier de pont incurvé aux paliers libres peut être trouvée de manière théorique à partir de la figure 9.14.

Le tablier de pont incurvé AG est divisé en six segments égaux AB, BC, CD, etc., et ces longueurs peuvent être considérées comme égales aux longueurs de corde AB, BC, CD, etc., en particulier lorsque le nombre de divisions est grand. Que la longueur de ces accords soit égale à «1» et que la longueur due à l’augmentation de la température soit «δ1». Par conséquent, tous les accords AB, BC, CD, etc. sont augmentés de 81 de manière tangentielle.

Ces longueurs accrues peuvent être résolues en deux directions perpendiculaires, à savoir. le long de AG et perpendiculairement à AG. L'augmentation de la longueur de AB, BC, CD le long de la direction AG est δ1cosθ A, δ1cosθ B, δ1cosθ c respectivement et l'augmentation de AB, BC, CD le long de la direction perpendiculaire (vers l'extérieur) est respectivement δ1sinθ A, δ1sinθB, δ1sinθc.

De manière similaire, l'augmentation de longueur de DE, EF, FG le long de AG est égale à δ1cosθ E, à δ1cosθ F, à δ1cosθ G et à la direction perpendiculaire (vers l'intérieur) égale à δ1sinθ E, δ1sinθF, δ1sinθG. Mais puisque θ A = θ G, θ B = θ F et θc = θ E et la sommation des 8 δ1sinθ de la moitié gauche est vers l'extérieur et la sommation des δ1sinθ de la moitié droite est vers l'intérieur, ces mouvements s'équilibrent vers l'extérieur et l'intérieur et Le mouvement net dans la direction perpendiculaire est nul. .

Par conséquent, le mouvement du tablier de pont incurvé AG en raison de la variation de température se fera le long de l’AG, c’est-à-dire que la ligne de corde reliant l’axe du pont d’une pile à l’autre et le mouvement net seront ∑δ1cosθ.

L'axe de relèvement doit donc être perpendiculaire à la ligne de corde AG, comme indiqué à la figure 9.14d. Cependant, lorsque des roulements élastomères sont utilisés, aucune considération de ce type n’est nécessaire car ces roulements sont libres de se déplacer dans toutes les directions.

Réactions à Piers:

La Fig. 9.15 montre le plan d'un tablier de pont courbé. La charge morte du tablier et la charge vive (spécialement quand elles sont excentriques vers l'extérieur) produisent une torsion dans le tablier, ce qui provoque une réaction supplémentaire par rapport à la réaction normale au bord extérieur ou aux paliers extérieurs en B et D, mais atténue certaines réactions en A et C. Ces aspects devraient être dûment pris en compte dans la conception des roulements, de la sous-structure et des fondations.

Un autre facteur qui induit une réaction supplémentaire à B et D est la force centrifuge des véhicules en mouvement. La force centrifuge agissant à une hauteur de 1, 2 m au-dessus du tablier du pont provoquera un moment égal à la force centrifuge multipliée par la profondeur du tablier ou de la poutre plus 1, 2 m, ce qui induira une réaction supplémentaire à B et D.

Conception de la superstructure:

La charge morte et la charge vive induiront une torsion du pont. Cela n’affecte pas beaucoup la conception du tablier à dalles pleines car la portée est inférieure et le moment de torsion est donc moindre. Cependant, la contrainte de torsion peut être vérifiée et de l'acier supplémentaire fourni si la contrainte dépasse la valeur autorisée.

De plus, les coins intérieurs A et C (où une déformation du tablier pourrait provoquer une déformation) doivent être pourvus d'un renfort supérieur comme dans les angles à angle aigu d'un pont oblique. Dans les ponts à poutres, la torsion due à la charge morte et à la charge vive sollicitera davantage la charge sur la poutre extérieure et donnera un relief à la poutre intérieure en plus de la répartition normale de la charge.

La flexion en plan du tablier du pont due à la force centrifuge latérale doit également être dûment prise en compte,

La force centrifuge provoquera également une torsion du pont qui peut être prise égale à la force centrifuge multipliée par la distance à la cg. du pont à 1, 2 m au-dessus du pont. Ce moment de torsion exercera à nouveau une charge plus importante sur la poutre extérieure et donnera un relief à la poutre intérieure. Par conséquent, la poutre extérieure d'un pont courbe doit supporter plus de charge que la poutre extérieure d'un pont droit normal.

Pour éviter que les véhicules en mouvement ne se renversent sous l'effet de la force centrifuge, il convient de prévoir une surélévation du tablier du pont, comme indiqué dans l'équation suivante.

Surélévation, e = V 2 / 225R (9.1)

Où, e = Super altitude en mètre par mètre

V = vitesse en km. par heure

R = Rayon en mètre.

La surélévation obtenue à partir de l'équation 9.1 doit être limitée à 7%. Dans les zones urbaines avec des intersections fréquentes, il sera toutefois souhaitable de limiter la surélévation à 4%. La superélévation peut être fournie dans la dalle de pont en soulevant la dalle de pont vers la courbe extérieure, comme indiqué dans la Fig. 9.16.

La super altitude requise peut être obtenue en augmentant la hauteur des socles vers la courbe extérieure (en maintenant la profondeur de la poutre identique), comme indiqué dans la Fig. 9.16a, ou en augmentant la profondeur des poutres vers la courbe extérieure (en maintenant la hauteur du socle). comme pour tous) comme sur la figure 9.16b mais le premier est préférable au second du point de vue économique et de la construction.

Conception des roulements:

En plus des considérations habituelles pour la conception des roulements, l’effet de la force centrifuge et du moment de torsion doit être dûment pris en compte et la conception des roulements doit être établie en conséquence.

Les détails des paliers doivent être tels que le pont supporté par les paliers ne soit soumis à aucun mouvement horizontal dans le sens transversal sous l'effet de la force centrifuge ainsi que de la force sismique due aux charges à vide et aux charges vives.

Conception de la sous-structure et des fondations:

Lors de la conception de l'infrastructure et des fondations, il convient de prendre en compte la réaction supplémentaire provoquée par la torsion d'un côté de la pile et la force horizontale supplémentaire exercée sur le dessus de la pile par la force centrifuge.