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Un pont a poutres en porte-a-faux ou plus simplement pont cantilever (de l’ anglais pour ≪ porte-a-faux ≫) est un pont dont le tablier est constitue de poutres construites en porte-a-faux (ou, autrement dit, "en console" ou bien "par encorbellements successifs"), c'est-a-dire par des structures qui se projettent horizontalement dans l'espace, soutenues a une seule extremite.

Pour les petites passerelles, les porte-a-faux peuvent etre de simples poutres. Les grands ponts en porte-a-faux, concus pour gerer le trafic routier ou ferroviaire, utilisent des fermes en acier de construction ou des poutres-caissons en beton precontraint.

Le pont en porte-a-faux en treillis d'acier a ete une percee technique majeure. Il peut s'etendre sur des distances de plus de 500  m . Ce mode de construction a repondu a plusieurs contraintes pour construire un pont :

• Franchir un obstacle, comme une riviere, ne permettant pas d'utiliser de cintre ni d'echafaudages s'appuyant au sol lors de la construction pour en limiter le cout de construction, et limiter les risques en cas de crues ;
• Assurer la continuite d'un pont de plusieurs travees, pour limiter sa deformation dans le cas d'une construction metallique en treillis soumise a des charges lourdes dans le cas de ponts ferroviaires.

Historique [ modifier | modifier le code ]

On trouve un dessin de pont construit en porte-a-faux dans le carnet de Villard de Honnecourt .

• 
  Page du carnet de Villard de Honnecourt
• 
  Interpretation du croquis par Eugene Viollet-le-Duc
• 
  Pont construit en troncs d'arbre sur la riviere Kunar, au Pakistan

L'interet d'une poutre continue avait ete demontree au debut du XIX ^e  siecle mais il etait necessaire de trouver une solution pour resoudre deux problemes :

• comment reprendre les effets des dilatations dues aux variations de temperature tout en assurant la reprise des efforts longitudinaux et transversaux,
• comment assurer la resistance de l'ouvrage en cas de tassement d'un des appuis.

Realisations modernes [ modifier | modifier le code ]

Les ingenieurs du XIX ^e  siecle ont compris qu'un pont continu sur plusieurs supports repartirait les charges entre eux. Cela se traduirait par des contraintes plus faibles dans la poutre ou la ferme, et signifiait que des portees plus longues pourraient etre construites ^{[ 1 ]} . Plusieurs ingenieurs du XIX ^e  siecle ont brevete des ponts continus avec des points d'articulation a mi-portee ^{[ 2 ]} . L'utilisation d'une rotule dans le systeme a travees multiples presentait les avantages d'un systeme statiquement determine ^{[ 3 ]} et d'un pont capable de gerer les tassements differentiels des fondations ^{[ 1 ]} . Les? ingenieurs pouvaient plus facilement calculer les forces et les contraintes avec une charniere dans la poutre.

Le premier pont en porte-a-faux moderne a ete invente par Heinrich Gerber pour la construction du pont ferroviaire de Hassfurt, en 1866-1867. Il a brevete ce type de pont a poutre en treillis appelee poutre Gerber en 1866.

Il s'agit d'une superstructure a piles bi-articulees dont les travees laterales sont en porte-a-faux. Une travee centrale peut venir se poser sur les extremites en porte-a-faux. Ce type de pont en porte-a-faux a une structure non continue mais en placant les articulations aux points de moments de flexion nuls sous chargement de poids propre on retrouvait dans la structure une repartition des sollicitations identiques a celles d'un pont continu.

Le plus long de ces ponts est celui du pont de Forth avec une longueur totale de 2 529  m . Le pont avec la travee la plus longue est celui de Quebec avec une travee longue de 549 metres, suivi de pres par le pont du Forth constitue de deux travees de 521  m .

Technique [ modifier | modifier le code ]

≪ Pont en porte-a-faux.?Une structure dont au moins une partie agit comme un ancrage pour soutenir une autre partie qui s'etend au-dela de la pile de support. ≫ John Alexander Low Waddell , Bridge Engineering - Volume 2 .

Une travee simple en porte-a-faux est formee de deux bras en porte-a-faux s'etendant des cotes opposes d'un obstacle a franchir, se rejoignant au centre. Dans une variante courante, la travee suspendue , les bras en porte-a-faux ne se rejoignent pas au centre ; au lieu de cela, ils supportent un pont central en treillis qui repose sur les extremites des bras en porte-a-faux. La travee suspendue peut etre construite hors site et soulevee en place, ou construite en place a l'aide de supports de deplacement speciaux.

Une facon courante de construire des poutres en acier et des travees en porte-a-faux en beton precontraint consiste a contrebalancer chaque bras en porte-a-faux avec un autre bras en porte-a-faux faisant saillie dans la direction opposee, formant un porte-a- faux equilibre ; lorsqu'ils se fixent sur une fondation solide, les bras de contrepoids sont appeles bras d'ancrage . Ainsi, dans un pont construit sur deux piles de fondation, il y a quatre bras en porte-a-faux : deux qui enjambent l'obstacle, et deux bras d'ancrage qui s'eloignent de l'obstacle. En raison du besoin de plus de force au niveau des supports du porte-a-faux equilibre, la superstructure du pont prend souvent la forme de tours au-dessus des piliers de fondation. Le pont Commodore Barryest un exemple de ce type de pont cantilever.

Les porte-a-faux en treillis d'acier supportent les charges par tension des membres superieurs et compression des membres inferieurs. Generalement, la structure distribue la tension via les bras d'ancrage aux supports les plus exterieurs, tandis que la compression est transmise aux fondations sous les tours centrales. De nombreux ponts en porte-a-faux en treillis utilisent des joints articules et sont donc statiquement determines sans aucun membre supportant des charges mixtes.

Construction [ modifier | modifier le code ]

Les ponts en porte-a-faux equilibres en beton precontraint sont souvent construits en utilisant une construction segmentee . Un pont peut etre construit en porte-a-faux ou en encorbellement pour eviter les appuis d'un cintre complexe ou dans une zone difficile d'acces ou presentant des risques, mais cette disposition de la structure est provisoire et cesse apres le clavage de la travee.

• 
  Construction en encorbellement des arches du pont Eads au-dessus du Mississippi
• 
  Viaduc de Garabit  : construction en encorbellement de l'arc. (Viaduc classe monument historique ^{[ 4 ]} )
• 
  Doublement du pont du Cadre Noir de Saumur - Un fleau construit en encorbellement symetrique

Notes et references [ modifier | modifier le code ]

Annexes [ modifier | modifier le code ]

Bibliographie [ modifier | modifier le code ]

• Henry Grattan Tyrrell , History of bridge engineering , p.   257-308 , Chicago, 1911 ( lire en ligne )

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