Pont flottant Bailey Pontoon

1. Le pont flottant fait référence à un pont qui flotte à la surface de l'eau avec un bateau ou un réservoir ponton au lieu de piliers de pont. Le pont flottant est composé d'une jetée flottante, d'un panneau, d'une poutre de distribution et d'un système d'air par câble.

2. Points à prendre en compte dans le schéma de base de la conception du pont flottant

État des routes, performances, structure du ponton, dessins du ponton, environnement

3. Principe de conception de base du pont flottant

Principes à suivre : les objectifs de performance sont cohérents avec la finalité, la sécurité, la durabilité, la qualité, la facilité d'entretien et de gestion, l'harmonie avec l'environnement, l'économie et d'autres indicateurs.

Choix du type de structure : les conditions topographiques, géologiques et géographiques doivent être prises en compte.

Le nombre de structures de pontons et l'ensemble du système doivent répondre aux exigences de résistance, de déformation et de stabilité.

La durée de vie d'un pont flottant est très sensible aux conditions environnementales et à des facteurs tels que les charges naturelles (telles que le vent, les vagues, le courant, les changements de marée, les sous-fluctuations de la surface du lac) et la corrosion. Dans des conditions de faible coût de cycle, la durée de vie du pont flottant devrait généralement être de 75 à 100 ans.

Selon la classification par importance, le pont flottant est divisé en type standard et en type spécial important, c'est-à-dire le pont flottant de type A et le pont flottant de type B. Le pont flottant A est différent du pont flottant B. Les ponts flottants B sont divisés en : autoroutes, autoroutes urbaines, routes urbaines désignées, routes nationales ordinaires, doubles passages à niveau, viaducs, ponts ferroviaires, ponts locaux et municipaux particulièrement importants.

Le tableau ci-dessous donne la classification des niveaux de performance d’état du pont flottant. Un niveau de performance d'état de 0 est principalement comparé aux autres niveaux de performance 1 à 3. Pour les charges de trafic, les vagues de tempête, les tsunamis et les tremblements de terre, les pontons sont conçus en plusieurs niveaux de performance.

Selon le facteur d'importance, la conception du pont flottant doit garantir qu'il présente le niveau de performance cible correspondant répertorié dans le tableau 7, tel que la charge, les vagues de tempête, le tsunami et le tremblement de terre.

4. Charge de conception du pont flottant

Charge de conception

Il comprend principalement : la charge statique, la charge dynamique, la charge d'impact (telle que la collision, etc.), la pression des terres (telle que le pieu d'ancrage dans le système d'ancrage du pont flottant), la pression hydrostatique (y compris la flottabilité), la charge de vent, le facteur de vague d'eau (y compris le facteur d'expansion), le facteur sismique (y compris la pression hydrodynamique), le facteur de changement de température, le facteur de débit d'eau, le facteur de changement de marée, le facteur de déformation des fondations, le facteur de mouvement du support, etc. fluctuation (fluctuation secondaire), onde de choc du navire, choc marin, charge de freinage, charge d'assemblage, charge de collision (y compris collision de navire), facteur de banquise et pression de la banquise, facteur de transport côtier, facteur d'objet dérivant, facteur de classe d'eau (érosion et friction) et autres charges.

Flottabilité, vague d'eau, vent et période de récurrence

Lors de la conception du pont flottant, le changement de niveau d'eau provoqué par la marée, le tsunami et l'onde de tempête est l'une des charges de contrôle. L'axe vertical du pont flottant doit être pris en compte dans la conception. Lorsque le vent souffle sur l'eau, les vagues qui en résultent créeront des charges horizontales, verticales et de torsion sur le pont flottant. Ces charges dépendent de la vitesse du vent, de sa direction, de sa durée, de la longueur du souffle (longueur de la zone de vent), de la structure du canal et de la profondeur.

La vitesse de conception du vent est la vitesse moyenne sur une période de 10 minutes à une altitude de 10 m au-dessus de l'eau. Les charges naturelles telles que les vents et les tremblements de terre constituent dans de nombreux cas un facteur clé.

Vague d'eau irrégulière

Normalement, les vagues d’eau sont très irrégulières. Ils sont composés de vagues d’eau régulières avec de nombreuses composantes de fréquence.

Étant donné que la période naturelle du pont flottant est beaucoup plus longue que celle du pont traditionnel, l'effet des vagues d'eau sur une longue période est plus grand. En termes de fréquence, le spectre représente la distribution énergétique des vagues d'eau. Lorsque le vent souffle d’une certaine distance horizontale, les vagues continuent de se déplacer. Mais après un certain temps, la vague d'eau cesse de se renforcer progressivement et devient stable.

Charge combinée

La charge combinée aura un effet négatif sur le pont flottant.

Les niveaux de marée sont répartis dans les catégories suivantes :

Lors de tremblements de terre : entre HWL(haut niveau d'eau) et LWL(bas niveau d'eau) ;

Lors de tempêtes de neige : entre HHWL(HWL le plus élevé) et LWL ou entre HHWL et LLWL(LWL le plus bas) ;

Conditions d'utilisation : entre HWL et LWL

Ainsi, aucun dommage mortel ne se produit lors des tsunamis, que ce soit en raison de changements extrêmes de marée entre HWL et LWL ou en raison de la montée et de la baisse des niveaux d'eau.

5. Matériau du pont flottant

Les matériaux courants sont l'acier et le béton.

De manière générale, la corrosion de la structure du ponton doit être considérée en premier. Parce que l’étanchéité du béton est très importante, le béton étanche ou béton marin est généralement utilisé dans la fabrication des ponts flottants. Parmi eux, le ciment Portland à fusion moyenne, le ciment de laitier de haut fourneau Portland et le ciment à poussière volante Portland peuvent être utilisés pour fabriquer des ponts flottants. Les effets de péristaltisme et de contraction de la structure ne doivent être pris en compte que lorsque le réservoir est sec. Les effets ci-dessus n'ont donc pas besoin d'être pris en compte une fois le réservoir lancé. Le béton à haute performance tel que la poussière volante et la poudre de silice est le plus approprié pour la fabrication de réservoirs flottants.

Les matériaux utilisés dans le système d'amarrage doivent être sélectionnés en fonction des objectifs de conception, de l'environnement, de la durabilité et de l'économie.

En raison de l'environnement corrosif, une protection anticorrosion est nécessaire, en particulier dans les parties situées en dessous du niveau d'eau moyen, MLWL, il y aura une grave corrosion locale. Pour de telles pièces, une protection cathodique est généralement adoptée.

Le traitement de surface est généralement adopté dans le cadre des méthodes de traitement de surface LWL, notamment la peinture, l'ajout de surface en matière organique, la surface de graisse minérale, la surface en matière inorganique, etc. Le traitement de surface inorganique comprend le revêtement métallique, tel que le revêtement en titane, la surface en acier inoxydable, le zinc, l'aluminium, l'alliage d'aluminium, etc. L'effet de la profondeur de l'eau sur le taux de corrosion dépend de l'environnement.

La corrosion par projection est la plus grave et sa limite supérieure peut être déterminée en fonction de l'installation de la structure.

La zone de flux et de reflux constitue l’environnement le plus sévère et le taux de corrosion varie considérablement en fonction de la profondeur.

Dans la zone d'eau salée, l'environnement devient plus modéré. Mais dans certaines conditions, telles que les courants et l’augmentation du transport maritime, la corrosion peut être accélérée.

L'environnement de la couche de sol située sous le fond marin dépend de la densité du sel, du niveau de pollution et des conditions climatiques, mais le taux de corrosion est relativement stable.

Remarque : Par rapport à la structure fixe, le pont flottant change avec la surface de l'eau, de sorte que le flux et le reflux de la marée n'existent pas.

6. État limite du pont flottant

Le pont flottant doit avoir une capacité suffisante pour faire face aux dangers potentiels tels que les navires, les débris, le bois, les inondations, la rupture du câble d'amarrage et la séparation complète du pont après une fracture latérale ou oblique.

Bien que l'eau assure la flottabilité du pont flottant, si l'eau s'infiltre à l'intérieur du pont flottant, elle endommagera progressivement le pont flottant et finira par conduire au naufrage du pont. C’est le problème de recherche actuel auquel est confronté le pont flottant.

7. Conception et analyse spécifiques du pont flottant

Stabilité : fait référence à la capacité du navire à s'incliner sous l'action de forces extérieures, et à revenir à la position d'équilibre d'origine après la disparition des forces extérieures.

Trois états d'équilibre :

1) Équilibre stable : G est sous M, et la gravité et la flottabilité forment un couple de stabilité après l'inclinaison.

2) Équilibre instable : G est au-dessus de M, et la gravité et la flottabilité forment un moment de renversement après l'inclinaison.

3) Equilibre accidentel : G et M coïncident, et la gravité et la flottabilité agissent sur la même ligne verticale après l'inclinaison, sans couple.

La relation entre stabilité et navigation maritime :

1) La stabilité est trop grande et le navire oscille violemment, provoquant une gêne pour le personnel, une utilisation peu pratique des instruments de navigation, des dommages faciles à la structure de la coque et un déplacement facile de la cargaison dans la cale, mettant ainsi en danger la sécurité du navire.

2) La stabilité est trop petite, la capacité anti-chavirage du navire est faible, il est facile d'apparaître un grand angle d'inclinaison, une récupération lente et le navire est incliné sur la surface de l'eau pendant une longue période et la navigation est inefficace.

Comme pour les bateaux, le retournement des pontons est lié à leur stabilité statique.

Dans le processus de conception d'un pont flottant, plusieurs grandeurs physiques les plus importantes doivent être prises en compte : le déplacement vertical, le déplacement horizontal et le degré d'inclinaison.

Qu’il s’agisse des conditions météorologiques habituelles d’un blizzard qui ne se produit qu’une fois par an ou des conditions extrêmes d’un blizzard qui ne se produisent qu’une fois par siècle, le confort de la circulation doit être soigneusement pris en compte dans la conception. Par conséquent, l’accélération de réponse du pont doit se situer dans la plage des valeurs tolérables.

Stabilité de manipulation : La facilité de manipulation est l’une des performances les plus importantes.

Fatigue : pour prévenir les dommages structurels causés par des charges dynamiques, telles que le vent, les vagues, etc. La méthode d'évaluation est la même que pour les ponts traditionnels.

Facteurs sismiques : Étant donné que le pont flottant a une longue période naturelle, il est nécessaire d'étudier l'influence des ondes sismiques de longue période. Bien que les pontons soient par nature isolés, la résistance du système d'amarrage aux séismes doit être vérifiée, notamment les pieux d'amarrage et les fondations.

8. Conception du corps du pont flottant : les pontons généraux considèrent principalement le réservoir de ponton séparé. Comme expliqué précédemment, les caractéristiques hydrodynamiques de chaque réservoir peuvent être étudiées individuellement, puis les résultats obtenus peuvent être utilisés pour une analyse globale du système. En fait, les méthodes discrètes telles que la méthode des éléments finis sont souvent utilisées dans l’analyse des systèmes globaux. Pour cette méthode d'analyse, la masse supplémentaire de chaque réservoir, l'amortissement hydrodynamique et les facteurs hydrodynamiques doivent être pris en compte, et la position du centre de flottabilité du réservoir doit être saisie.

Conception de la vitesse du vent et de la hauteur effective des vagues : la hauteur effective des vagues de 2,5 m est un point clé du pont de type ponton. Afin de garantir que la hauteur effective des vagues soit inférieure à 2,5 m, il est nécessaire d'installer une barrière contre les vagues. L'effet visqueux et l'effet d'écoulement potentiel sont deux facteurs importants dans l'analyse du mouvement incident des vagues d'eau et des contraintes des structures sous-marines. Pour la théorie de l’écoulement potentiel, il s’agit principalement des effets de diffusion et de rayonnement des vagues d’eau autour de la structure.

La diffusion de l'eau est la plus importante. Par conséquent, il est tout à fait raisonnable d’appliquer la théorie de la diffusion des vagues pour analyser le problème dans cette région.

En fait, bien que la théorie de l’écoulement potentiel des fluides à surface libre soit basée sur l’hypothèse que le fluide est incompressible, irrotationnel et non visqueux, ses résultats de prédiction sont en bon accord avec les résultats expérimentaux. C'est pourquoi la théorie de la diffusion des vagues d'eau basée sur la théorie de l'écoulement potentiel linéaire est souvent appliquée dans l'analyse de conception.

Conception de la superstructure : comprend principalement la sélection du type de structure, la conception de la composition de la structure et le contenu anticorrosion.

Conception du corps flottant : la conception du corps flottant est très différente de la conception du pont traditionnel. La conception du corps flottant comprend : la sélection du type de corps flottant, la conception des pièces de contrôle des inondations du corps flottant, la conception de prévention des collisions des navires, la conception de la structure de la section de connexion de transition, la protection contre la corrosion, les installations auxiliaires et la conception de la structure d'ancrage.

Conception de la structure d'ancrage : confirmer le type, la répartition et la quantité de structure d'ancrage. Dans la conception, il est nécessaire de comprendre les divers paramètres de l'environnement, tels que la vitesse du vent, la vague et le courant de l'eau, le tremblement de terre, le changement de température, le tsunami, le choc de surface du lac (onde secondaire), la vague d'eau de longue période, la conception de la structure d'ancrage des pieux d'ancrage, l'ancrage de la chaîne d'ancrage, la plate-forme de jambe de tension et d'autres conditions, ainsi que la méthode d'ancrage à travers les deux extrémités de la pince.

Conception de base : la conception de base comprend généralement : confirmer la charge, sélectionner le type de fondation.

Conception d'accessoires : sélection et conception de la structure de connexion.

9. Application du pont flottant flottant : piétonnier, routier et ferroviaire.

10. Caractéristiques du pont flottant : La structure n'est pas compliquée, elle est également facile à démonter, mais les coûts de maintenance sont élevés.

L'objectif de la construction de ponts flottants est généralement divisé en deux catégories : l'une est de répondre aux besoins de préparation au combat militaire ou de secours en cas de catastrophe. Étant donné que la fondation flottante remplace la fondation fixe sous-marine complexe, le pont flottant est facile à installer, facile à démonter, plus facile à évacuer et à cacher, et plus facile à charger et à transporter, et présente une rapidité et une mobilité exceptionnelles.

En temps de guerre, il peut surmonter les obstacles fluviaux, garantir le transport ferroviaire et routier, en temps de paix, surmonter les inondations catastrophiques, effectuer des réparations rapides et des secours en cas de catastrophe, ou communiquer rapidement avec les deux parties pour transporter divers matériaux de construction à grande échelle, ce qui constitue un moyen d'urgence flexible et efficace à court terme, de sorte que la recherche théorique et expérimentale sur ce type de pont flottant est d'une grande importance pratique.

L'autre objectif est principalement pour des considérations économiques, à savoir que lorsque la profondeur d'eau du site est très grande ou que le fond est très meuble, la construction de jetées traditionnelles n'est pas adaptée. À l’heure actuelle, en utilisant la flottabilité naturelle de l’eau, un pont flottant qui ne nécessite pas de piliers traditionnels ni de bonnes fondations devient un meilleur choix.

SPÉCIFICATIONS DU PONT EN ACIER EVERCROSS-GREAT WALL
EVERCROSS - PONT EN ACIER DE LA GRANDE MURAILLE	Pont Bailey (Compact-200, Compact-100, LSB, PB100, China-321, BSB) Pont modulaire (GWD, HBD60, CB300, Delta, type 450, etc.), pont en treillis, pont Warren, pont en arc, pont à plaques, pont à poutres, pont à poutres caissons, pont suspendu, pont à haubans, pont flottant, etc.
PORTÉES DE CONCEPTION	10M À 300M Seule travée
VOIE DE CHARIOT	VOIE UNIQUE, VOIES DOUBLE, MULTILANE, PASSERELLE, ETC.
CAPACITÉ DE CHARGEMENT	AASHTO HL93.HS15-44, HS20-44, HS25-44, BS5400 HA+20HB,HA+30HB, AS5100 Truck-T44, IRC 70R classe A/B, OTAN STANAG MLC80/MLC110. Truck-60T, Trailer-80/100Ton, etc. Corée pont de 1ère qualité DB24
QUALITÉ D'ACIER	EN10025 S355JR S355J0/EN10219 S460J0/EN10113 S460N/BS4360 Grade 55C AS/NZS3678/3679/1163/Grade 350, ASTM A572/A572M GR50/GR65 GB1591 GB355B/C/D/460C, etc.
CERTIFICATS	ISO9001, ISO14001,ISO45001,EN1090,CIDB,COC,PVOC,SONCAP,etc.
SOUDAGE	AWS D1.1/AWS D1.5 AS/NZS 1554 ou équivalent
BOULONS	ISO898, AS/NZS1252, BS3692 ou équivalent
CODE DE GALVANISATION	ISO1461 AS/NZS 4680 ASTM-A123， BS1706 ou équivalent

Niveau de performance	Description du danger
0	Aucun dommage à la stabilité du pont
1	Aucun dommage à la fonction du pont
2	Bien que les dommages présentent certaines limites au fonctionnement du pont, ces fonctions peuvent être restaurées.
3	Les dangers peuvent entraîner une perte de fonction du pont, mais sont limités afin d'éviter l'effondrement, l'affaissement et la dérive.

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