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Le pont à haubans , également connu sous le nom de pont diagonal, est une sorte de pont où la poutre principale est directement tirée sur la tour du pont avec de nombreux câbles. Il s'agit d'un système structurel composé d'une tour pressurisée, d'un câble tendu et d'un corps de poutre courbée.
Le pont à haubans est principalement divisé en trois parties : la poutre principale, la tour à câbles et le hauban.
La poutre principale adopte généralement une structure en béton, une structure combinée acier-béton,
Structure en acier ou structure mixte acier et béton.
Tour de câbles - elle adopte du béton, une combinaison acier-béton ou une structure en acier. La plupart d’entre eux sont des structures en béton.
Hauban - est fabriqué dans un matériau à haute résistance (fil d'acier à haute résistance ou toron d'acier).
Le chemin de transfert de charge du pont à haubans est le suivant : les deux extrémités du câble à haubans sont respectivement ancrées sur la poutre principale et la tour de câbles, et la charge morte et la charge du véhicule de la poutre principale sont transférées à la tour de câbles, puis transmises à la fondation via la tour de câbles.
Par conséquent, la poutre principale est soutenue par les différents points du câble, et la poutre continue avec support élastique à travées multiples est sollicitée, le moment de flexion interne de la poutre est considérablement réduit et la taille de la poutre principale est considérablement réduite (la hauteur de la poutre est généralement de 1/50 à 1/200 de la travée, ou même plus petite), ce qui réduit le poids structurel et augmente considérablement la capacité de franchissement du pont.
1. Tour jumelle à trois travées : en raison de sa travée principale, elle est plus grande, généralement adaptée à la traversée de grandes rivières.
2. Double travée à tour simple : en raison de la travée de son trou principal qui est généralement plus petite que la travée du trou principal des trois travées de la tour jumelle, elle convient à la traversée de rivières et de canaux urbains de petite et moyenne taille.
3. Trois tours à quatre travées et multi-tours multi-travées : en raison du sommet de la tour centrale du pont à haubans à plusieurs tours et du pont suspendu à plusieurs tours, il n'y a pas de câble d'ancrage d'extrémité pour limiter efficacement son déplacement, le pont à haubans ou le pont suspendu avec structure flexible adopte plusieurs tours et multi-travées augmentera encore la flexibilité de la structure, ce qui peut conduire à une déformation excessive.
4. Pilier auxiliaire et travée latérale
La charge vive produit souvent un moment de flexion positif important près de l'extrémité de la poutre de travée latérale et entraîne la rotation du corps de la poutre, et le joint de dilatation est facile à endommager. Dans ce cas, le problème peut être résolu en allongeant la poutre latérale pour former la travée principale ou en installant le pilier auxiliaire. Dans le même temps, le réglage du pilier auxiliaire peut réduire l'amplitude de contrainte du câble, améliorer la rigidité de la travée principale et atténuer la réaction négative du point d'appui d'extrémité, ce qui est une méthode courante dans les ponts à haubans à longue portée.
De plus, l'installation de piliers auxiliaires est également pratique pour la construction en porte-à-faux d'un pont à haubans, c'est-à-dire qu'une construction en porte-à-faux double sur le pilier auxiliaire est équivalente à une construction en porte-à-faux simple, et son oscillation est petite et plus sûre.
La forme de la tour de câble
La tour à câbles est la structure principale pour exprimer la personnalité et l'effet visuel du pont à haubans, c'est pourquoi la conception esthétique de la tour à câbles doit faire l'objet d'une attention suffisante.
La conception de la tour doit être adaptée à la disposition du câble, la transmission de la force doit être simple et claire et la tour doit être soumise autant que possible à une pression axiale sous l'action d'une charge morte.
(a) Il s’agit d’une tour principale de type colonne unique, de structure simple.
(b) C'est la forme en A.
(c) Il est de type Y inversé, qui présente une rigidité élevée le long du pont et est propice à résister à la tension déséquilibrée du câble des deux côtés de la tour de câbles ; La forme en A peut également réduire le moment de flexion négatif de la poutre principale à ce stade.
La disposition de la direction du pont transversal de la tour à câbles peut être divisée en type à colonne unique, type à double colonne, type de porte ou type H, type A, type gemme ou type Y inversé.
La disposition verticale et horizontale du pylône est de type à colonne unique, ce qui convient uniquement aux ponts à haubans à un seul plan. Lorsqu'il est nécessaire de renforcer la rigidité au vent du pont transversal, le type g ou h peut être utilisé. b~d convient généralement au cas de câbles biplanaires ; e, f et i conviennent généralement aux ponts à haubans avec des surfaces de câbles à double diagonale.
Le rapport hauteur/portée de la tour
La hauteur de la tour détermine la rigidité et l'économie de l'ensemble du pont.
Il existe généralement trois types de positions de surface de câble, à savoir (a) plan de câble unique, (b) plan de câble double vertical et (c) plan de câble double oblique et plan de câble multiple
Plan de câble unique : section en caisson à grande rigidité mécanique en torsion. L'avantage est que d'un certain point de vue, le câble ne travaille pas contre la torsion. Par conséquent, la poutre principale doit être utilisée sur le plancher du pont avec un large champ de vision.
Plan de câble double vertical : le couple agissant sur le pont peut être résisté par la force axiale du câble, et la poutre principale peut utiliser une section avec une rigidité en torsion inférieure. Sa résistance au vent est relativement faible.
Plan de câble double diagonal, particulièrement bénéfique pour le corps de la poutre du tablier du pont afin de résister aux vibrations de torsion du vent (le plan de câble double diagonal limite le balancement transversal de la poutre principale). Les faces de câbles doubles inclinées doivent adopter des pylônes Y, A ou jumeaux. Si la portée est trop petite, considérez que l'avis ne doit pas être adopté. Généralement, il est utilisé lorsque la portée est supérieure à 600 m, ou lorsqu'il ne peut pas répondre aux exigences de résistance au vent.
Il existe trois types de base de formes de surface de câble, comme indiqué, à savoir (a) la forme radiale, (b) la forme de la harpe et (c) le secteur. Leurs caractéristiques respectives sont les suivantes :
a) La disposition radiale du câble est uniformément répartie le long de la poutre principale, tandis que sur la tour elle est concentrée au point le plus haut. Étant donné que l'angle d'intersection moyen entre le câble et le plan horizontal est grand, la composante verticale du câble a un effet de support important sur la poutre principale, mais la structure du point d'ancrage au sommet de la tour est compliquée.
b) Le câble dans la disposition en forme de harpe est disposé en parallèle, ce qui est plus concis lorsque le nombre de câbles est petit, et peut simplifier la structure de connexion du câble et de la tour de câbles. Les points d'ancrage sur la tour sont dispersés, ce qui profite à la force du pylône. L'inconvénient est que l'angle d'inclinaison du câble est faible, la tension totale du câble est grande, donc le câble est davantage utilisé.
(c) La disposition des secteurs du câble n'est pas parallèle l'une à l'autre, elle présente les avantages des deux dispositions ci-dessus et a été largement utilisée dans la conception.
La disposition de la distance des câbles peut être divisée en « câble fin » et « câble dense ».
Stade précoce - câble fin. Moderne – câble dense (informatique)
Les avantages du système de câbles denses sont les suivants :
1. La distance du câble est petite, le moment de flexion de la poutre principale est faible (la distance du câble sur la poutre principale est généralement de 4 à 10 m de poutre en béton, la poutre en acier est de 12 à 20 m) ;
2. La force du câble est faible, la structure du point d’ancrage est simple ;
3. Le changement du flux de contrainte près du point d’ancrage est faible et la plage de renforcement est petite ;
4. Propice à l'érection des bras ;
5. Câble facile à changer.
6. Lorsque le pont à haubans est érigé par la méthode en porte-à-faux, l'espacement des câbles doit être de 5 à 15 m.
Le système structurel des ponts à haubans peut être divisé des différentes manières suivantes :
selon la combinaison tour, poutre et pilier : système flottant, système semi-flottant, système de consolidation de poutre de tour et système de structure rigide.
Selon le mode continu de la poutre principale, il existe un système continu et un système à structure en T.
Selon la méthode d'ancrage du câble, il est classé comme auto-ancrage et ancrage au sol.
La plupart des ponts à haubans sont des systèmes auto-ancrés. Ce n'est que lorsque la travée principale est grande et la travée latérale est petite que quelques ponts à haubans utilisent un système d'ancrage au sol partiel.
Classement selon la hauteur des pylônes : ponts à haubans classiques et ponts à haubans partiels à pylônes bas.
Les performances mécaniques du pont à haubans partiel à pylône bas se situent entre le pont à poutres et le pont à haubans.
La fonction du faisceau principal comporte trois aspects :
(1) Répartir la charge morte et la charge vive sur le câble. Plus la rigidité de la poutre est faible, plus le moment de flexion est faible.
(2) Dans le cadre de l'ensemble du pont avec le câble et la tour, la force supportée par la poutre principale est principalement la pression axiale formée par la composante horizontale du câble, elle doit donc avoir une rigidité suffisante pour éviter le flambage ;
(3) Résister aux charges de vent transversal et sismiques et transmettre ces forces à la sous-structure.
Lorsque la distance du câble est grande, la poutre principale est conçue par le contrôle du moment de flexion. Pour les ponts à haubans plans monocâbles, les poutres principales sont conçues par contrôle de torsion. Pour le système à double câble, la conception de la poutre principale doit principalement prendre en compte le facteur de pression axiale et la flexion longitudinale de l'ensemble du pont.
De plus, il convient de considérer que la poutre principale a une résistance et une rigidité suffisantes pour remplacer le câble avec une surcharge réduite. Il faut également considérer que la structure dispose encore d'une réserve de sécurité suffisante en cas de rupture ou de sortie accidentelle d'un câble individuel.
Les poutres principales des ponts à haubans sont composées de quatre manières différentes :
1. Poutres en béton précontraint, appelées ponts à haubans en béton, portée économique inférieure à 400 m.
2. Poutre composite acier-béton, appelée pont à haubans à poutre composite, portée économique 400 ~ 600 m.
3. Poutre principale entièrement en acier, connue sous le nom de pont à haubans en acier, portée économique supérieure à 600 m.
4. La travée principale est une poutre principale en acier ou une poutre composite acier-béton, et la travée latérale est une poutre en béton, appelée pont à haubans hybride avec une portée économique de plus de 600 m.
La composition des composants du pylône : le pylône joue un rôle esthétique déterminant : choix minutieux des formes, dessin des proportions dimensionnelles, utilisation de modèles et optimisation locale.
Le composant principal de la tour de câble est la colonne de la tour, et il existe également des poutres ou d'autres éléments de connexion entre les colonnes de la tour.
Généralement, les poutres entre les colonnes de la tour peuvent être divisées en poutres porteuses et poutres non porteuses. La première est une poutre de flexion pour fixer le support de la poutre principale, et une poutre à tige de pression ou une poutre à tirant au niveau du coude de la colonne de la tour. Cette dernière est la poutre supérieure de la tour et la poutre médiane de la colonne de la tour sans tourner.
Généralement, la tour de câbles à corps solide convient aux ponts à haubans de petite et moyenne portée, pour les petites travées, on peut utiliser une section égale, pour les colonnes de pont à haubans de plus de portée moyenne, on peut utiliser une section creuse.
La structure de la tour de câbles à section rectangulaire est simple et ses quatre coins doivent être constitués de chanfreins ou de coins arrondis pour faciliter la résistance au vent. Le pylône à section en H est le plus défavorable au vent. La section octogonale est propice à la configuration de câbles précontraints circonférentiels fermés, mais la structure est légèrement compliquée.
La section en forme de H sur la façade ne peut pas exposer la tête d'ancrage, ce qui améliore l'apparence, mais crée en même temps quatre plans de câbles.
Ce problème peut être résolu en utilisant des pylônes à section H avec deux plans de câbles. Cependant, l'utilisation d'une seule forme entraînera une torsion de la tour du pont, et l'utilisation de deux formes pour traverser les réglages supérieur et inférieur peut éviter que la tour du pont ne soit tordue mais pas belle.
La construction du câble de haubanage
La structure de la dragline est essentiellement divisée en deux catégories : le câble d'installation intégré et le câble d'installation dispersé. La représentation du premier est constituée de câbles parallèles avec des ancrages coulés à froid, tandis que la représentation du second est constituée de câbles parallèles avec des ancrages à clips.
1. Câble métallique parallèle avec ancre coulée à froid
2. Câble en acier parallèle avec ancrage à clip
Le fil d'acier du câble à fils parallèles est remplacé par un toron d'acier de section égale, qui devient un câble à torons d'acier.
Le poids du câble à un seul brin d'acier est léger, le transport et l'installation sont pratiques, mais la tête d'ancrage a besoin d'une protection sur site, ce qui augmente la difficulté d'assurance qualité.
1. Ancrage du câble sur la poutre
La composante verticale est équilibrée par la barre oblique de rigidification.
2. Ancrage du câble sur le pylône
La vibration du câble induite par le vent est courante dans tous les types de travées et de types de ponts à haubans, et la vibration du câble est facile à provoquer de la fatigue et des dommages. À l'heure actuelle, les principales mesures visant à réduire les vibrations du câble du pont à haubans sont les suivantes :
(1) Méthode de contrôle pneumatique
(2) méthode de réduction des vibrations d'amortissement
(3) Modification des caractéristiques dynamiques du câble
La surface lisse d'origine du câble est transformée en une surface non lisse avec des crêtes en spirale, des crêtes de barres, des rainures en forme de V ou des points concaves circulaires. La bosse sur la surface du câble peut empêcher la formation de la ligne de flottaison du câble lorsqu'il pleut, empêchant ainsi l'apparition de vibrations dues à la pluie.
Le mécanisme d'amortissement de la méthode de réduction des vibrations consiste à augmenter le taux d'amortissement du câble en installant un dispositif d'amortissement de manière à restreindre les vibrations du câble. Selon la relation entre le dispositif amortisseur et le câble, le dispositif amortisseur peut être divisé en un amortisseur interne placé dans le manchon et un amortisseur externe fixé au câble.
Plusieurs câbles sont reliés entre eux par des raccords (serre-câbles) ou des câbles auxiliaires, qui peuvent être d'un diamètre bien inférieur à celui du câble principal.
Le mécanisme d'action est que le câble long est converti en un câble relativement court via la connexion, de sorte que la fréquence de base de vibration du câble soit augmentée et que la vibration du câble soit supprimée.
Il est très efficace pour empêcher les vibrations à basse fréquence et peut également réduire la probabilité de vibrations de pluie et de vibrations d'un seul câble, mais la suppression des vibrations de tourbillon se produit généralement sous la forme d'un ordre élevé n'est pas évidente. De plus, le câble auxiliaire est sujet à la rupture par fatigue, ce qui a un certain impact sur le paysage du pont.
La méthode de construction du pont à haubans peut être résumée comme suit : il existe la méthode de construction de support, la méthode de construction par poussée, la méthode de construction rotative et la méthode de construction en porte-à-faux (assemblage en porte-à-faux et coulage en porte-à-faux).
Application des ponts à haubans : pont à haubans routier, pont à haubans ferroviaire
Les avantages des ponts à haubans :
La taille du corps de la poutre est petite et la capacité de franchissement du pont est grande.
Moins limité par le dégagement du pont et l'élévation du tablier.
La stabilité au vent est meilleure que celle du pont suspendu.
Il n’est pas nécessaire de disposer d’une structure d’ancrage centralisée comme un pont suspendu.
Construction facile à en porte-à-faux.
| SPÉCIFICATIONS DU PONT EN ACIER EVERCROSS | ||
| EVERCROSS PONT EN ACIER |
Pont Bailey (Compact-200, Compact-100, LSB, PB100, China-321, BSB) Pont modulaire (GWD, Delta, type 450, etc.), pont en treillis, pont Warren, pont en arc, pont à plaques, pont à poutres, pont à poutres en caisson, pont suspendu, pont à haubans, pont flottant, etc. |
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| 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. Camion-60T, remorque-80/100 tonnes, etc. |
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| 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. |
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| CERTIFICATS | ISO9001, ISO14001,ISO45001,EN1090,CIDB,COC,PVOC,SONCAP,etc. | |
| SOUDAGE | AWS D1.1/AWS D1.5 AS/NZS 1554 ou équivalent |
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| BOULONS | ISO898, AS/NZS1252, BS3692 ou équivalent | |
| CODE DE GALVANISATION | ISO1461 AS/NZS 4680 ASTM-A123， BS1706 ou équivalent |
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| Nom du produit | Pont à haubans |
| Matériel | Acier |
| Traitement de surface | Galvanisé à chaud |
| Couleur | Couleur personnalisée |
| Utiliser | Pont routier, pont ferroviaire, pont piétonnier |
| Forfait Transport | Transporté par conteneur/camion dans un emballage solide |
| Nuance d'acier | S355/Gr55c/Gr350/Gr50/Gr65/GB355/460 |
| Capacité de chargement | Hl93/Ha+20hb/T44/Classe a/B/MLC110/dB24 |
| Attestation | DIN, JIS, GB, BS, ASTM, AISI |
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