Pont suspendu

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Le pont du détroit d'Akashi a la plus grande portée, toutes catégories de ponts confondues

Un pont suspendu est un ouvrage métallique dont le tablier est attaché par l'intermédiaire de tiges de suspension verticales à un certain nombre de câbles flexibles ou de chaînes dont les extrémités sont reliées aux culées, sur les berges.

Contrairement à tous les autres ponts, les ponts suspendus exercent une traction horizontale sur leur point d'appui.

Les premières formes de pont suspendu sont apparues en Chine au Ie siècle ap. J.-C.

Avantages et inconvénients[modifier | modifier le code]

La structure d'un pont suspendu lui permet d'avoir des portées importantes mais en contrepartie, présente un certain nombre d'inconvénients.

Les déformations dues à la souplesse de l'ouvrage[modifier | modifier le code]

Les dispositions techniques de ces ouvrages d'abord légers et assez mobiles, ont évolué pour en faire des ouvrages de déformation comparables (quoique plus grandes) à celles des ponts rigides. Au début, le tablier n'avait pas de rigidité propre et subissait tous les mouvements du câble (qui étaient très importants) au passage des surcharges et du vent ; par la suite, ces mouvements ont été réduits par l'emploi de haubans fixés directement aux pylônes, qui immobilisaient le tablier à leur point d'attache ; enfin on a rendu le tablier rigide (emploi de poutre de rigidité), ce qui, en répartissant l'action des surcharges sur l'ensemble des suspentes, a assuré une stabilité de forme à la construction.

Autres inconvénients[modifier | modifier le code]

  • Il nécessite la présence de massifs d'ancrage imposants et lourds, indispensables pour retenir les forces considérables qui s'exercent, ce qui le lie fonctionnellement à la géologie du sol qui va le supporter.
  • Le remplacement des câbles devient un travail très dur et fastidieux demandant plusieurs mois ainsi que la fermeture du pont durant ce délai.
  • La prise au vent mal étudiée peut provoquer son effondrement, le Tacoma Narrows Bridge inauguré le 1er juillet 1940, s'est effondré le 7 novembre 1940 sous l'effet d'un vent de seulement 60 km/h.

Histoire du pont suspendu[modifier | modifier le code]

Au fond, pont suspendu de Menai (Thomas Telford, 1826). Au premier plan, pont tubulaire Britannia (Robert Stephenson, 1850). Vue vers 1850.

Dans les civilisations chinoises, incas, ou africaines, le pont suspendu fut très tôt un moyen de franchissement traditionnel, principalement dans les régions montagneuses où se présentait la difficulté de gorges à franchir. Ainsi on estime que l'on trouvait plus de 200 ponts suspendus chez les Incas au XVIe siècle à l'arrivée des Espagnols, pièces maîtresses du vaste réseau de chemins de l'empire amérindien[1]. Ils atteignaient couramment les 50 mètres de longueur, probablement plus, soit plus long qu'aucune arche de maçonnerie européenne de l'époque. Seule l'apparition du pont à structure métallique permettra de dépasser cette distance de franchissement sans pilier intermédiaire. Si les Incas furent la seule civilisation amérindienne à développer de tels ponts suspendus, ils existaient dans d'autres civilisations de régions montagneuses du monde, dans l'Himalaya et en Chine ancienne. On trouvait déjà en Chine des ponts suspendus avec chaînes d'acier au IIIe siècle av. J.-C. Mais ces ponts antiques étaient le plus souvent composés de lianes, et d'un tablier en bois, permettant le passage d'une charge modeste avec une structure de pont légère.

Dès 1595, des représentations d'un pont suspendu sur chaines apparaissent dans le Machinae Novae (Venise, 1595) de Fausto Veranzio[2].

L'histoire retient toutefois que c'est en Amérique que naît le pont suspendu moderne. Un juge, James Finley, a l'idée d'un pont suspendu avec des chaînes en fer forgé. Le pont Jacob's Creek est achevé en 1802, à l'ouest de la Pennsylvanie[3]. James Finley, devant le succès de cette formule qui permet un pont peu coûteux et facile à construire, va déposer un brevet[4]. Une première génération de ponts voit le jour à partir de 1810. La portée se situe entre 15 et 50 mètres maximum. Mais l'utilisation des ponts fait apparaître un problème d'oscillation : le pont entre facilement en résonance, et la pression qui s'exerce sur les chaînes les fait céder. En réalité, le savoir-faire américain en ingénierie et dans la qualité du fer forgé est bien trop faible. Le développement des ponts est limité en taille, et en charge. De nombreux accidents interrompent le succès naissant du pont suspendu.

Pont de Villeneuve-la-Garenne (1844), peint en 1872 par Alfred Sisley.

La technique va alors franchir l'Atlantique, pour trouver de nouveaux adeptes chez les Britanniques, qui possèdent une énorme avance dans la métallurgie. Les chaînes sont considérablement améliorées. En conséquence, les ponts suspendus deviennent très ambitieux. Les premiers ponts britanniques sont construits vers 1815 et les dimensions ne cessent de croître. En 1826, le célèbre ingénieur Thomas Telford construit le pont suspendu de Menai (Menai Bridge), de 125 mètres de portée, qui permet le passage des bateaux à voiles. C'est alors le plus grand pont du monde, la plupart des ponts de l'époque se situant entre 70 et 100 mètres de portée. Le pont suspendu est le seul moyen pour atteindre de telles longueurs, et devient monument à la gloire du progrès, en pleine révolution industrielle européenne.

C'est justement l'essor européen de celle-ci qui exporte le pont suspendu sur le continent. En France, la technologie est connue au travers des exploits britanniques relatés dans les journaux. Une mission d'étude des Ponts et Chaussées est menée en 1821, sans aboutir. Le territoire contient un des fleuves les plus difficilement franchissables à l'époque : le Rhône. Les ponts sont très peu nombreux : 3, dont un rompu (le pont d'Avignon) entre Lyon et l'estuaire. En effet, le fleuve est large, très puissant, et ne connaît pas de baisse notable de son flux puisque subissant la fonte des neiges. Sans saison « sèche », il est donc impossible d'édifier des piles selon la méthode éprouvée. La compagnie Seguin Seguin Frères (Annonay, Ardèche), dirigée par Marc Seguin, propose donc un projet innovant en 1822 : le pont suspendu de Tournon. L'entreprise comprend très vite qu'un pont suspendu classique est impossible en France du fait de la qualité médiocre des chaînes. On tente alors de les remplacer par des faisceaux de fils de fer. C'est la naissance du câble. Après plusieurs essais et un refus des Ponts et Chaussées, le projet est finalement accepté. À l'innovation des câbles est ajoutée l'utilisation de béton hydraulique pour les fondations, du béton armé (25 ans avant les premiers brevets) pour les superstructures, et des structures de renforcement rigidifient le tablier en bois. Le pont suspendu a pris sa forme moderne.

Gray : le pont suspendu (104 mètres de long)

En 1823 est construit à Genève la passerelle de Saint-Antoine[5], puis dès 1832 à Fribourg le grand pont suspendu[6] dont les câbles en fils tréfilés à 87 kilos de rupture, et utilisés à 27 kilos (fils parallèles) permettent d'atteindre 273 mètres de portée. De nombreux ponts légers sont ainsi construits : Bercy et Constantine à Paris (101 mètres), Gray, Châteaulin, La Roche-Bernard… mais ces ouvrages étaient très mobiles et les charges de circulation devaient y être limitées. Ils subirent une éclipse en France jusqu'au moment où la création de la poutre de rigidité permit de réaliser des ouvrages d'une tenue comparable à celle des ponts en charpente [7].

En 1832, Henri Navier établit les premières règles de calcul des ponts suspendus.

D'après un premier décompte, environ 400 ponts furent construits pendant ce XIXe siècle, une grande majorité entre 1825 et 1850. Nombre sont encore les réalisations toujours en place[8].

Typologie des ponts suspendus[modifier | modifier le code]

Selon la forme[modifier | modifier le code]

Les ponts suspendus se présentent sous trois formes selon que la travée de rive est suspendue ou non[7] :

  • Les ponts à travée suspendue unique avec câble d'ancrage direct sur rive (travée de rive, si elle existe, franchie par des tabliers en charpente), donnant des travées de rives réduites ;
Pont suspendu à travée unique, avec ancrage sur les rives par des câbles d'ancrage.
  • Les ponts à trois travées suspendues (travées centrale et de rives), forme normale du pont suspendu qui doit être un ouvrage de grande portée, donc à travée de rive importante et qu'il faut également suspendre.
pont à trois travées suspendues (pont du détroit d'Akashi, Japon)
  • Les formes avec l'une ou l'autre disposition de rive, mais à travées multiples correspondant aux très longs ponts, ou à ceux permettant des appuis intermédiaires faciles,
Pont à trois travées, travée latérale gauche suspendue, travée latérale droite en poutre (pont de Xihoumen, Chine)

Selon la rigidité[modifier | modifier le code]

On distingue [9] :

  • Les ponts suspendus flexibles, soutenus par des câbles ou chaînes parfaitement flexibles ;
  • Les ponts suspendus rigides où le câble flexible est remplacé par deux poutres rigides articulées chacune avec une culée, et réunies aussi l'une à l'autre par une articulation placée au milieu de la portée.

Éléments composant un pont suspendu[modifier | modifier le code]

Les parties composant un pont suspendu sont :

  • Le tablier qui supporte la chaussée ;
  • Les suspentes, tiges verticales reliant le tablier aux câbles porteurs ;
  • Les câbles de retenue ou câbles porteurs qui reprennent les efforts transmis par les suspentes ;
  • Les câbles d'équilibre, qui assurent l'équilibre dans le cas d'un pont flexible à travées multiples ;
  • Les câbles d'ancrage (uniquement dans certains cas), qui relient les câbles de retenue au massif d'ancrage ;
  • Les pylônes sur lesquels s'appuient les câbles ;
  • Les selles ou sellettes, pièces spéciales disposées au sommet des pylônes, et qui servent à fixer ou à soutenir les câbles en ces endroits ;
  • Les massifs d'ancrage.
Les composants d'un pont suspendu.

Indicateurs caractérisant un pont suspendu[modifier | modifier le code]

Deux indicateurs caractérisent un pont suspendu :

  • sa portée, qui est égale à sa longueur L dans le cas d'un pont suspendu à une travée, sans travée de rive.
  • sa flèche (f), qui est la distance entre le milieu de la corde joignant les sommets des deux pylônes et le milieu du câble de retenue (ou câble porteur).

Pour les ponts de petite et moyenne portée, on a en général la relation suivante entre ces deux indicateurs [10]:

f = \frac{L}{9}
Les indicateurs d'un pont suspendu.

Les plus grands ponts suspendus[modifier | modifier le code]

Les ponts suspendus sont classés généralement selon leur portée principale, à savoir la longueur de la travée principale (plus grande distance entre pylônes).

Les dix plus grandes portées de ponts suspendus
Image Lien Nom Portée
ppale (m)
Longueur
(m)
Terminé en Lieu Pays
Akashi bridge.jpg 1 Pont du détroit d'Akashi 1991 3 911[11]
([Note 1])
1998 Kobe / Île d'Awaji
(Hyōgo)
34° 37′ 00″ N 135° 01′ 18″ E / 34.61667, 135.02167 (Akashi Kaikyō Bridge)
Drapeau du Japon Japon
Xihoumen Bridge-3.jpg 2 Pont de Xihoumen 1650 5 452[12] 2009 Île de Jintang / Île Cezi
(Zhejiang)
30° 03′ 42″ N 121° 54′ 23″ E / 30.06167, 121.90639 (Xihoumen Bridge)
Drapeau de la République populaire de Chine Chine
Storebæltsbroen-2.jpg 3 Pont est du Grand Belt 1624 6 790[13] 1998 Korsør / Sprogø
(Sjælland)
55° 20′ 31″ N 11° 02′ 08″ E / 55.34194, 11.03556 (Great Belt Bridge)
Drapeau du Danemark Danemark
Yi Sun-sin Bridge in construction1.jpg 4 Pont Yi Sun-sin 1545 2 260 2012 Gwangyang (Jeollanam)
34° 54′ 21.4″ N 127° 42′ 18.1″ E / 34.905944, 127.705028 (Pont Yi Sun-sin)
Drapeau de la Corée du Sud Corée du Sud
Bushes in Runyang Bridge Park.JPG 5 Pont Runyang 1490 7 210[14] 2005 Yangzhou / Zhenjiang
(Jiangsu)
32° 12′ 28″ N 119° 21′ 47″ E / 32.20778, 119.36306 (Runyang Bridge)
Drapeau de la République populaire de Chine Chine
Fourth Nanjing Yangtze Bridge.JPG 6 Quatrième pont de Nankin 1418 5 437[15] 2012[16] Nankin (Jiangsu)
32° 10′ 39.9″ N 118° 56′ 24.5″ E / 32.17775, 118.940139 (Quatrième pont de Nankin)
Drapeau de la République populaire de Chine Chine
Humber Bridge2.png 7 Pont du Humber 1410 2 220[17] 1981 Hessle / Barton-sur-Humber
(Yorkshire et Humber)
53° 42′ 30″ N 0° 27′ 01″ O / 53.7083, -0.45028 (Humber Bridge)
Drapeau : Royaume-Uni Royaume-Uni
Jiangyin Bridge.jpg 8 Pont de Jiangyin 1385 3 071[18] 1999 Jiangyin / Jingjiang
(Jiangsu)
31° 56′ 44″ N 120° 16′ 10″ E / 31.94556, 120.2694 (Jiangyin Suspension Bridge)
Drapeau de la République populaire de Chine Chine
Tsing Ma Bridge (1).jpg 9 Pont Tsing Ma 1377 3 523[19] 1997 Île Tsing Yi / Île Ma Wan
22° 21′ 05″ N 114° 04′ 27″ E / 22.35139, 114.07417 (Tsing Ma Bridge)
Drapeau de Hong Kong Hong Kong
Verrazano-Bridge-Dawn.jpg 10 Pont Verrazano-Narrows 1298 4 175[20] 1964 New York (État de New York)
40° 36′ 22″ N 74° 02′ 45″ O / 40.60611, -74.04583 (Verrazano-Narrows Bridge)
Drapeau des États-Unis États-Unis

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. La valeur donnée ne tient compte que de la partie suspendue, travée(s) centrale(s) et travée(s) de rive, les viaducs d'approches ne sont pas comptés.

Références[modifier | modifier le code]

  1. in The New York Times, Science & Technology, "With Bridges of Fiber Cable, the Inca Leapt Canyons", samedi 19 mai 2007
  2. Helmut C. Schulitz, Werner Sobek, Karl J. Habermann. Construire en acier. PPUR presses polytechniques, 2003. Consulter en ligne
  3. Jacob's Creek Bridge sur Structurae, consulté le 17 avril 2009.
  4. Port Folio Volume III, A Description of the patent chain bridge, juin 1802
  5. Pont de Saint-Antoine sur Structurae, consulté le 17 avril 2009.
  6. Grand Pont Suspendu sur Structurae, consulté le 17 avril 2009.
  7. a et b Encyclopédie pratique du bâtiment et des travaux publics - Quillet - 1948
  8. Base d'ouvrages en service ou construits au XIXe siècle en France
  9. Ponts métalliques - Jean Résal - Eds Baudry et Cie - 1893
  10. Notions de travaux publics - R. Allard et G. Kienert - Ed Eyrolles - 1957
  11. (en)[PDF]« Honshū-Shikoku Bridges - informations », sur Honshū-Shikoku Bridge Authority (consulté le 31 octobre 2010)(28.5 Mo)
  12. (zh) « 浙江舟山西堠门大桥 », sur Dz-surface.com (consulté le 5 septembre 2010)
  13. (en) « The Bridge, Storebaelt.dk » (consulté le 4 septembre 2010)
  14. (zh) « 公司简介 », sur Rybridge.com (consulté le 15 août 2010)
  15. (en)[PDF]Cui Bing, Zhang Dengjing, Juhani Virola, Ding Dajun, « The 4th Nanjing Bridge - great suspension bridge in China », RIA4,‎ 2009 (consulté le 31 octobre 2010)
  16. (en)« Construction on Nanjing’s Fourth Yangzi River Bridge Ahead of Schedule », sur Nanjingexpat.com (consulté le 31 octobre 2010)
  17. (en) « The Humber Bridge, technical specifications », sur Humberbridge.co.uk (consulté le 4 septembre 2010)
  18. (zh) « 江阴长江大桥 », sur Chodai.co.jp (consulté le 9 octobre 2010)
  19. (en) « Lantau link », sur Gov.hk (consulté le 4 septembre 2010)
  20. « Le pont de Verrazano », sur Lcpc.fr - Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (consulté le 4 septembre 2010)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]