Le pont à charpente rigide continue à âme ouverte, également connu sous le nom de pont composite à charpente rigide continue, est développé en creusant l’âme de la poutre en caisson à la section racine d’un pont à charpente rigide continue classique. En déterminant la profondeur de fond raisonnable, la longueur des segments de bande ouverte et les profondeurs des segments de la corde supérieure et inférieure, on forme une section de bande ouverte où le bord inférieur de la corde inférieure et le bord inférieur du segment de bande solide sont continus et se transfèrent en douceur. La membrure inférieure, la membrure supérieure et le pilier principal du pont à charpente rigide à âme ouverte sont reliés pour former une zone triangulaire. La membrure inférieure fonctionne principalement sous compression, tirant pleinement parti de la haute résistance à la compression du béton. Simultanément, il réduit la longueur structurale du segment solide-bande, optimise la contrainte structurale et augmente ainsi la capacité de recouvrement. Selon les recherches, la portée économique applicable pour un pont à charpente rigide continue à bande ouverte est de 200 à 400 mètres. La composition structurale d’un pont à structure rigide continue à âme ouverte comprend principalement le pilier (type à deux jambes ou à une colonne), la membrure inférieure et la membrure supérieure dans la région creusée, les segments conventionnels à âme solide, les segments de fermeture, etc., comme le montre la Figure 1.

Figure 1 Composition de la structure d’un pont à structure rigide continue à bande ouverte

1. Caractéristiques structurelles

Le comportement structurel global du pont à charpente rigide continue à âme ouverte reste celui d’un pont à poutres en béton précontraint. Il conserve les avantages du pont à poutres continues en béton précontraint, tels que la construction en porte-à-porte pratique, le confort de conduite en douceur, une forte adaptabilité aux changements dans l’alignement des routes, et des technologies de construction et d’entretien mûres, tout en améliorant considérablement la capacité de couverture des ponts à poutres en béton. Par rapport aux ponts continus conventionnels à ossature rigide, le système structurel du pont à ossature rigide continue à bande ouverte présente les caractéristiques suivantes:

(1) dans la zone triangulaire creusée, la corde inférieure est principalement sous compression et présente des caractéristiques de contrainte de type arc; L’accord supérieur est principalement sous tension, ce qui peut équilibrer la force de compression dans l’accord inférieur. Les zones triangulaires creusées des deux côtés de la jetée principale sont symétriques, et les forces de compression dans les cordes inférieures et les forces de tension dans les cordes supérieures des deux côtés s’annulent essentiellement, formant un système de contrainte auto-équilibrant.

(2) la section de base du pilier, qui supporte un moment de flexion négatif significatif, passe d’un modèle de contrainte sectionnel de type poutre à un modèle de contrainte de cadre triangulaire à âme ouverte, améliorant l’efficacité de la charge structurale de la section de racine du pilier.

(3) le creusement de la zone triangulaire réduit la longueur du segment solide à mi-portée, diminuant ainsi les contraintes et la déflexion du segment à mi-portée.

(4) la présence de la corde inférieure réduit la hauteur de la jetée et améliore la stabilité et la performance d’effort de hauts piliers.

(5) le creusement de la région racinaire réduit le poids mort structurel, abaisse l’échelle des sous-structures et des fondations, et améliore la capacité sismique structurelle.

2. Mise en page générale

Les ponts à structure rigide continue à bande ouverte peuvent être disposés comme une seule travée principale, plusieurs travées principales ou des configurations à un seul t. Les piles peuvent être des piles à parois minces à deux jambes ou des piles à colonnes en forme de caisse. La disposition des travées est illustrée aux Figures 2 et 3.

Les ponts continus à charpente rigide à bande ouverte peuvent également être combinés à des ponts continus à charpente rigide conventionnels pour former des aménagements à grande et petite portée, améliorant ainsi l’adaptabilité au terrain, comme le montre la Figure 4.

Figure 2: disposition de la travée d’un pont continu à charpente rigide à âme ouverte, avec piliers formés de deux jambes à parois minces

Fig. 3 disposition des travées d’un pont continu à charpente rigide à âme ouverte avec piliers mono-colonnes

Fig. 4 Configuration d’un cadre rigide continu combiné à bande ouverte et conventionnel avec plusieurs portées principales

Tout comme les ponts continus à ossature rigide conventionnels, les piliers d’un pont à ossature rigide à âme ouverte sont reliés de façon rigide à la superstructure, éliminant ainsi le besoin de grands roulements. Les piliers supportent les forces axiales, les moments de flexion et les déplacements longitzudinaux de la poutre causés par la précontrainte, le retrait et le fluage du béton, et les changements de température, transmis par la superstructure. La force de cisaillement à la base du pilier, induite par le déplacement longitudinal de la poutre de la superstructure, diminue avec l’augmentation de la hauteur et de la rigidité du pilier. Par conséquent, lors de l’aménagement des travées, il faut choisir la hauteur et les dimensions appropriées de la jetée. Sur la base de l’expérience de l’ingénierie, pour les piles à parois minces à deux branches, la hauteur de la pile ne doit généralement pas être inférieure à 1/5 à 1/4 de la distance entre la pile et le point zéro du déplacement longitudinal de la poutre de la superstructure causé par une élévation et une baisse uniformes de la température globale.

3. Méthode générale de Construction

La méthode générale de construction de la superstructure d’un pont à ossature rigide continue à bande ouverte consiste d’abord à construire le segment à bande ouverte. Après la convergence des cordes supérieure et inférieure, la méthode de construction passe à la coulée en porte-à-porte équilibrée des segments conventionnels à bande solide en utilisant des trains de forme jusqu’à la fermeture, complétant finalement la construction de la superstructure. La méthode de construction de ce type de pont est généralement similaire à celle d’un pont continu à ossature rigide classique, la différence étant la mise en œuvre du segment open web. La structure à bande ouverte est généralement située au sommet de hauts piliers, ce qui rend la construction de faux ouvrages difficile. Sa méthode de construction présente certaines particularités, impose des exigences élevées aux équipements de construction et exige une attention particulière au contrôle des contraintes et des déformations pendant la construction.

Au cours des phases terminées du pont et de l’exploitation subséquente, les segments inférieurs de la membrure dans la région de la bande ouverte fonctionnent principalement comme des membrures résistantes à la compression et au cisaillement, et sont généralement munis de moins de tendons longitudinaux de précontrainte. Bien que les segments supérieurs de la membrure soient des éléments précontraints, leurs dimensions transversales et leur rigidité à la flexion sont plus faibles que celles des segments inférieurs de la membrure. Pendant la construction, ni la structure supérieure ni inférieure de la corde ne peut résister indépendamment aux charges de construction des longs voyageurs de forme de porte-à-faux; Des moyens auxiliaires tels que des supports temporaires ou des câbles de suspension sont nécessaires pour réaliser la construction en porte-à-faux coulée en place à l’aide de voyageurs de forme.

Pour finir

En résumé, le pont à charpente rigide continue à bande ouverte est particulièrement adapté pour les ponts à grande portée sur de hauts piliers dans les zones montagneuses. Des recherches préliminaires indiquent que sa portée économique applicable est de 200 à 400 mètres. Ce type de pont est construit selon la méthode d’équilibre en porte-à-faux, et ses indices de coûts d’ingénierie, ses exigences techniques d’entretien opérationnel et ses coûts sont comparables à ceux des ponts continus à ossature rigide conventionnels.

Bien que ce type de pont soit plus complexe en termes de conception détaillée, de disposition de précontrainte et de construction du segment open web par rapport aux ponts traditionnels à ossature rigide, imposant des exigences plus élevées sur les équipements de construction et le contrôle des processus, sa capacité de recouvrement exceptionnelle et ses performances structurelles dans des environnements complexes tels que les vallées montagneuses profondes en font une option hautement compétitive pour les schémas de ponts à longue portée. Au fur et à mesure que les théories de conception et les technologies de construction évoluent, le pont à structure rigide continue à bande ouverte est appelé à jouer un rôle encore plus important dans la construction future d’infrastructures de transport.