Les ponts-rail métalliques
Il est difficile de présenter une typologie des ponts métalliques car plusieurs ( au moins quatre ! ) classifications existent.
Par exemple, l'une suivant les caractéristiques géométriques des éléments porteurs , l'autre suivant la position de ces éléments porteurs par rapport au tablier.
Je présente ici une esquisse de classification simplifiée selon les deux caractéristiques ci-dessus. Je me suis inspiré de mon Cours à l'usage des Chefs de district consacré aux ouvrages d'art ainsi que de diverses publications.
Ce travail est évolutif et sera enrichi au fur et à mesures de mes trouvailles !
Les ponts métalliques comprennent des ponts en fer, en acier ou en fonte. Suivant la forme de leurs poutres principales, ils peuvent être droits ou en arc.
Ils se composent essentiellement de poutres principales supportées par les piles et les culées.
On distingue 3 grands types de ponts-rail métalliques :
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Les ponts à poutres
de loin la famille la plus répandue qui est présentée ci-dessous.
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Les ponts en arc
> avec arc sous tendu ( appelé aussi bow-string )
> avec arc en plein cintre pour les très grandes portées ( comme le viaduc de Garabit )
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les ponts suspendus
rares et principalement utilisés pour les lignes à voie métrique
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Remarque : il existe des ponts mixtes acier/béton tels que les ponts à poutrelles enrobées. Cette page étant uniquement consacrée aux ponts essentiellement métalliques , le lecteur trouvera ces renseignements ici.
Enfin, la modélisation 3D des ponts-rail en arc et suspendus n'étant pas encore l'ordre du jour, je me limiterai pour l'instant à la description des ponts à poutres !
LES PONTS-RAIL à POUTRES
Le tablier prend appui sur des culées et éventuellement sur des piles matérialisant les travées dont les portées varient de quelques mètres pour un ponceau à plusieurs dizaines de mètres pour les grands ouvrages .
On peut distinguer plusieurs catégories de ponts à poutres :
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1 ) Les ponts à poutres avec âme pleine , pour les courtes portées.
Ils peuvent être à voie SUPÉRIEURE : les poutres sont disposées sous le tablier.
Dans leur grande majorité, elles ont une hauteur constante ( fig 1.a ) mais elles peuvent avoir aussi
une hauteur variable ( poutres en "ventre de poisson" ) . Cette forme se rencontre essentiellement
sur l'ancien réseau A.L . ( fig 1.b )
Il existe des ponts à poutres avec âme pleine à voie INFÉRIEURE.
Les poutres sont au dessus du tablier. Elles peuvent avoir une hauteur constante ( fig 2.a )
ou variable , en dos d'âne ( fig 2.b ) .
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2 ) Les ponts à poutres triangulées ( dites à treillis )
Il en existe 2 types :
> les poutres à treillis simple ( fig 3 )
> les poutres à treillis multiple, généralement pour les grandes portées ( fig 4 )
Là encore, les poutres peuvent être à voie inférieure ( fig 4.a) ou à voie supérieure ( fig 4.b et 4.c ) .
Sous catégories
>> Si le tablier n'est fixé ni au dessus, ni en dessous des poutres, il s'agit alors d'un pont à poutres en treillis avec-tablier intermédiaire
>> Si les poutres latérales ont une hauteur supérieure à celle du gabarit ferroviaire, alors des entretoises
peuvent relier les poutres par leur partie supérieure et le tout forme alors un
pont-cage .
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3 ) Les ponts composites ( poutres-briques-béton )
Il s'agit de ponts relativement anciens. Le tablier se compose de voûtains en briques (pleines ou creuses), reposant soit sur des poutres, soit sur des longerons. Les vides entre les voutes sont généralement remplis de béton que l'on recouvre d'une chape en ciment. Pour un pont-rail , les voûtains sont longitudinaux vu que les longerons sont parallèles à la voie. C'est la disposition inverse pour un pont-route où ils sont transversaux. Extérieurement ce type de pont ressemble à un pont à poutres métalliques à âmes pleines mais on le reconnait à la voie ferrée posée sur ballast.
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4 ) Les ponts RaPUM.
Il s'agit de ponts relativement modernes ( années 70 ) qui remplacent petit à petit les ponts à poutres simples .
On leur préfère l’appellation plus élégante de « bac-à-fleurs » inspirée par la forme de sa section transversale.
Cette section transversale est constituée de deux âmes inclinées ouvrantes reliant deux semelles supérieures et, en bas, une tôle de fond ou des entretoises enrobées de béton.
Ce type de pont est particulièrement efficace pour des petites portées et dans des lieux où les contraintes d'espace et surtout de gabarit sont assez sévères (hauteurs de 0.75m à 1.20m). Les « bac-à-fleurs » supportent généralement une seule voie de circulation et sont posés directement à l'aide d'une grue de levage.
Le principal avantage de ce type de pont est qu'il supporte une voie ballastée. En effet, sur les ponts anciens, les rails sont fixes sur les longrines et ne peuvent pas être relevés lors d'un RVB ( Renouvellement Voie et Ballast ) . Il faut alors aménager des zones de raccords en légère déclivité de part et d'autre du pont-rail.
( J'ai entendu pour la première fois cette appellation poétique en 1983, lors d'une tournée des O.A sur la ligne de la Bosse
aux alentours de La Joux , avec mon supérieur de l'époque , l'Ingénieur Chef de Section - IgCSN - Jean-Claude Repiquet ! )
Fig 1.a Fig 1.b
Pont bi-poutres PLM
Fig 3.a Fig 3.b
On remarquera les treillis croisés au centre du pont, détail fidèlement reproduit sur le pont JOUEF de notre enfance ( Fig 3.b) ...
Fig 3.c Fig 3.d
Pont à poutres à treillis simple de hauteur variable à voie inférieure Pont à treillis simple à voie supérieure
Fig 5.a Fig 5.b
Viaduc de Lavassac près du Vigan Pont de Mondascia près de Biasca / Ligne du Saint Gothard
Fig 7.a et 7.b
Pont à poutres et voûtains en brique avec murs en retour à Charleval. Le tablier (d'origine ) est constitué de 13 longerons supportant le hourdis de briques.
Remarquez la "concurrence routière" en difficulté !
Le chauffeur fait refroidir le moteur, peut-être en attendant le retour du photographe qu'il transporte ? ...
TERMINOLOGIE
Commençons par nous familiariser avec quelques termes spécifiques aux ponts métalliques, extraits pour certains du livre de l'école spéciale des Travaux Publics, auteur : Mr Eyrolles (Ouvrages d'Art, 1ère partie, Description et Métré, 1913). Ponts métalliques. Généralités, classification :
Culées :
Appuis d'extrémité d'un pont. Elles comportent généralement un mur de front ( piédroit )
et des murs latéraux, dits en aile ou en retour ( fig 10 a -d et e ) suivant leur implantation.
L'épaisseur de ces murs diminue avec leur hauteur ( voir plan ci-contre .) Elles sont
presque toujours en maçonnerie. Un sommier en pierre dure est ordinairement
établi dans la maçonnerie à l'emplacement de chaque poutre. Fig 10.a
Entretoises :
elles sont perpendiculaires aux poutres qu'elles relient entre elles (sauf dans les ponts biais où elles sont parallèles aux appuis).
Elles ont un double rôle: celui de contreventement transversal s'opposant au déversement des poutres et celui de solidarisation, en répartissant les surcharges et le poids propre sur les poutres.
Garde-corps :
Les garde-corps se composent essentiellement de montants verticaux, d'une lisse et d'une traverse et, suivant les cas, de croisillons ou d'ornements en fer. Les montants sont en fer rond ou carré de 2,5 à 4 cm de diamètre ou de côté ; ils sont boulonnés sur les poutres ou les consoles qui les supportent. Dans les maçonneries, les montants sont scellés au ciment ou au plomb dans des trous ad hoc aménagés dans la pierre.
Longerons :
essentiellement utilisés dans les ponts métalliques, sont disposés parallèlement
à l'axe longitudinal de l'ouvrage et relient entre elles les différentes entretoises.
Longrines :
Fixations des rails sur les tabliers métalliques. Dans les ponts de chemins de fer, les longrines sont des pièces longitudinales sur lesquelles sont fixés les rails ; elles reposent elles mêmes sur les pièces de pont ou sur les longerons.
Ouverture :
La distance entre les deux culées est appelée ouverture totale du pont.
Platelage :
Le platelage peut être en bois ou métal. S'il ne doit pas supporter de charges particulières, le platelage en fer est ordinairement composé de simples feuilles de tôle rivées aux tables des poutres, pièces de pont, longerons, etc.
Poutres principales :
les efforts dus au poids propre (de la dalle, des longerons et des entretoises) et aux surcharges sont transmis aux poutres qui les reportent sur les appuis.
Tablier:
la partie de l'ouvrage supportant la voie ferrée ( ou la chaussée ) au dessus de la brèche à franchir.
Des entretoises et parfois des longerons ou même une dalle sont associés aux poutres pour former le tablier.
Trottoirs :
Dans les ponts de moyenne portée, les trottoirs sont assez souvent placés en encorbellement ; ils sont alors supportés par des consoles en fonte ou en fer reliées aux poutres principales.
Fig 10.b Fig 10.c
Pont à poutres à âme pleine avec murs en aile. MELUN : Pont à treillis multiple et tablier intermédiaire.
On remarquera les longerons et les poutres principales du tablier. Remarquer les murs en aile et le long du rampant gauche
la clôture ganivelle ( composée d'échalas en châtaignier )
Fig 10.d Fig 10.e
Pont à poutres à âme pleine avec murs en retour à BAVAY.
Le poste d'aiguillage ( Cabine ) est typique de l'ancien réseau Nord.
Sur le vif ...
Photos datant de la fin des années 50 ( archives SNCF )
On constate que la plateforme de ballast réelle est nettement moins large que celle par défaut de MSTS qui atteint 5,00 m pour une voie unique et 10,00 m pour une double voie.
AVA a dû composer avec cette surlargeur pour modéliser ses ponts. Par divers compromis et astuces , on arrive à une distance entre les 2 garde-corps seulement supérieure de 50 cm à la cote réelle, ce qui parait acceptable.
Les photos montrent que les garde-corps métalliques du pont étaient encadrés par des garde-corps en bois ou en ciment armé matérialisant le rétrécissement des pistes au niveau de l'ouvrage.
A cette époque , ils étaient consciencieusement peints en blanc, sécurité oblige...
