Concentration de toutes les eaux dans un même lit
Examinons maintenant d'une manière successive, pour en faire ressorlh* l'importance et en expUquer les avantages, ces diverses conditions.
11 importe avant tout de chercher à placer un pont dans les parties du lit où Natui-e
le terrain offre le plus de résistance et où les fondations pourront être établies le plus facilement. La solidité de l'ouvrage y est principalement intéressée, car si l'on peut faire reposer les fondations sur le rocher dur, ces fondations seront indestructibles, et si cette condition n'est pas réalisable, il faut au moins que toutes les précautions soient prises pom* rendre inattaquable le sol sur lequel on devra s'appuyer. D'un autre côté, au point de vue de l'économie, il importe à un très haut degré de choisir l'emplacement où le sol de fondation devra présenter les meilleures conditions de stabilité, attendu que si, même dans un mauvais terrain, on peut arriver à faire des fondations résistantes, ce résultat n'est jamais obtenu qu'au prix de sacrifices pécuniaires considérables.
il est très utile que le pont soit placé normalement au courant, car lorsqu'il ti-ocô
normal au courant.
traverse la rivière obliquement, on est nécessairement obligé de lui donner plus de longueur, puisque le débouché doit toujours être mesuré suivant la
DISPOSITIONS GËNËftALES
section droite. Par rapport à la longueur normale l, la longueur biaise sera -. — et par conséquent deviendrait égale à 1.41 x i pour « = 45', de sorte que pour cette seule cause la dépense de construclion serait notablement augmentée. De plus, avec une traversée oblique, pour ne pas créer de trop grands obstacles au cours des eaux, obstacles qui, avec des arches de faible ouverture, arriveftiient à paralyser presque complètement le débit, on est obligé de faire ce qu'on appelle un pont biais , ainsi que rindique le croquis ci-contre (s), c'est-à-dire des arches dont les angles, au Heu d'être droits, seraient alternativement aigus ou obtus, ce qui nécessite des appareils plus compliqués , des matériaux plus choisis et, par suite, une nouvelle augmentation de dépenses qui vient s'ajouter à celle déjà produite pour l'accroissement de longueur.
11 faut donc, autant que possible, éviter les ponts biais. Pour les petits
cours d'eau, on y parvient très facilement en déviant le lit naturel, de
manière à le rendre normal à la route ou au chemin de fer à construire.
On peut faire la déviation, soit comme
dans la flgure (4), soit comme dans la
figure (5). Avec la première disposition,
la déviation est beaucoup plus courte,
mais on est obligé de fonder une culée
dans le lit actuel et on est gêné par les
eaux. Avec la seconde disposition, on a
plus de terrassements à exécuter, mais
on obtient le grand avantage de pouvoir
construire le pont entièrement en dehors
des eaux courantes et, par suite, cette
solution doit généralement être préférée. Elle devient encore plus naturelle si
le lit est sinueux, comme cela a lieu dans un grand nombre de petits couis
d'eau, et quelquefois même on en peut profiter pour rectifier ce lit (s). Mais
lorsque le courant est très rapide, par exemple dans les pays de montagnes,
les déviations sont souvent dangereuses, parce que les
(1) eaux débordées reprennent Iflur ancien cours, viennent
attaquer violemment les talus de terrassements et même
peuvent affouiller les fondations des ouvrages. Dans ■
ces conditions, on peut donc Atre obligé de construire
suivant le biais, non seulement les ponts, mais même
certains ponceaux et aqueducs.
Pour les grandes rivières, on ne peut pas avoir recours à des déviations. D'abord elles entraîneraient des dépenses extrêmement considérables, par suite du cube énorme dos terres à déplacer, et puis, dans les crues, le courant reprendrait généralement sa direction naturelle, de sorte que les eaux arriveraient obliquement sur le pont précisément dans les circonstances où leur volume el. leur vitesse les rendent plus dangereuses. Il faut donc alors chercher à dévier le tracé de la nouvelle voie de communication, afin de la rendre normale au courant. Pour les routes, excepté dans la traversée des villes, on peut presque toujours y an-iver : il n'en est pas de même pour les chemins de fer, surtout pour les grandes lignes, où les sujétions de tracé sont très rigoureuses, et c'est pour ce motif qu'on rencontre beaucoup plus de ponts biais sur les chemins de fer que sur ,7)
les routes : l'emploi des travées métalliques rend dans ce cas de grands services et doit le plus souvent être préféré à celui des arches en maçonnerie.
Toutes les fois qu'il s'agit de projeter un pont sur un cours d'eau important, il est indispensable d'en étudier avec soin le régime dans ses diverses phases, c'est-à-dire à l'étiage, dans les eaux moyennes, dans les hautes eaux navigables et enfin dans les plus fortes crues connues. La direction du courant peut varier beaucoup dans
ces différentes circonstances. Ainsi, lorsque les rives sont peu élevées, si les ImeGs eaux ou même les eaux moyennes sont contenues dans le lit G G' (7), un pont suivant la direction D D' serait normal au courant ; mais dans les crues, lorsque toute la vallée est inondée jusqu'au pied A A', BB' des coteaux, le courant se rectifie presque toujours plus ou moins, par exemple suivant la ligne MN, et alors le pont.se trouvant dans une position oblique, ne donnerait plus qu'un débouché insuffisant ou aurait besoin d'être allongé d'une manière sensible.
Il importe donc à un très haut degré, lorsqu'on veut éviter la construction d'un pont biais, que le tracé soit établi normalement au courant des fortes crues, ou bien que ce courant soit dirigé lui-même perpendiculairement au pont par des travaux construits à cet effet et qui sont analogues à ceux que nous allons décrire au sujet du maintien de la fixité du lit*
Fixité du lit.
JV
Cette condition de fixité du lit présente en effet une très grande importance, lorsque le sol est très mobile et qu'il s'agit de vallées d'une largeur considérable* Quand on y construit un pont précédé et suivi de levées insubmersibles , le courant reviendra toujours passer sous le pont, mais sans cette précaution, et par suite d'un déplacement du lit, il pourra y arriver dans des direc-
tiens très obUques. Ainsi, dans la
figure (a), si la vallée est limitée
par les lignes A A', BB', qui repré^ sentent le pied des coteaux, et si la rivière est en CC, le pont sera très convenablement placé en 0; mais, si plus tard, par suite du déplacement du lit, la partie C de sa direction se trouve transportée en D, le courant pren^ dra, en amont de l'ouvrage, la direction DO et arrivera par conséquent sur lui très obliquement.
Il est rare d'ailleurs que le lit de la rivière présente sur une longueur un
!STT
CHOIX DE L'EMPLACEMENT DES fONTS. 105
peu notable une direction rectiligne comme dans la figure ci-dessus, et le plus
souvent il suit de grandes courbes successives présentant alternativement,
par rapport à chaque rive, des parties concaves et des parties convexes. Or,
les courants se portent naturellement vers les rives concaves, qu'ils tendent
à creuser de plus en plus, tandis qu'ils s'éloignent, au contraire, des parties
convexes. 11 en résulte que si la
^ 11] rivière présente le cours indiqué . . — - — ■ — -
par M M' M' (9), il faudra chercher à traverser soit en A A', soit en BB', soit en DIX, attendu que, pour chacun de ces cas, on passera dans une concavité près d'une rive, en un point où généralement cette rive sera facile
à fixer, tandis que si l'on passait en EE' ou FF, les courants deviendraient probablement bientôt obliques par suite des alfouillements qui continueraient à se produire.
De plus , comme le lit est toujours plus creux du côté concave, ainsi que l'indique la coupe AA' (io), il faudrait avoir soin d'établir ime des culées sur cette rive A' sans qu'elle formât de saillie, et en défendant ses abords par des revêtements ou .'■'"'''■'^*''*^ des digues, ainsi que nous l'expliquerons plus loin ; tandis
qu'à la rigueur l'autre culée pourrait s'avancer un peu sur la rive convexe, pourvu que le pont réservât encore un débouché suffisant et qu'une digue fût établie sur cette rive de manière à obliger les eaux à arriver normalement au pont.
Il convient donc de placer autant que possible les ponts dans les parties des cours d'eau où le lit présente naturellement le pins de fixité.
Mais cette condition n'est pas toujours réalisable, et, notamment pour un chemin de fer, il est assez rare qu'on puisse passer dans les concavités, parce
que, si les coteaux sont élevés, on ne trouverait pas à leur pied l'espace nécessaire pour se retourner normalement à la rivière avec des courbes de rayons suffisants. On est donc conduit fréquemment, pour les ponts de chemins de fer, à traverser dans des directions intermédiaires telles que EE', mais alors
il est indispensable de fixer les rives sur une certaine longueur en amont et d'y établir des digues, de telle sorte que Ton soit assuré que, même dans les crues, les eaux arriveront toujours normalement au pont. Autrement, en effet, si, en raison de la mobilité du sol, le lit en amont venait à prendre la position AB'C, au lieu de ABC, le courant arriverait très obliquement sur le pont, dont le débouché serait en partie paralysé, tandis que, si l'on y construit en amont des digues telles que aa\ bh\ les eaux devront nécessairement venir passer entre les extrémités a' et V de ces digues et reprendront, avant d'arriver au pont , un cours normal à la direction de cet ouvrage.
Dispositions à adopter
pour les digues ou guideaux.
Même dans le cas où les eaux arrivent naturellement dans une direction perpendiculaire au pont, la construction de digues ou guideaux est encore très utile, lorsqu'il s'agit de vallées submersibles sur de grandes largeurs, parce que l'on évite ainsi les courants obliques que produisent les eaux débordées en rentrant dans le lit principal. Ces courants obliques présentent des effets désastreux quand leur vitesse est considérable, parce qu'ils arrêtent en partie l'écoulement normal et annulent ainsi une certaine proportion du débouché. Il est évident, par exemple, que les courants mn, m'n' (12) seraient extrêmement nuisibles si leur vitesse était grande, tandis que si l'on a construit les digues a& et a'b\ les eaux ne peuvent rentrer qu'en amont des points h et &', à une distance assez grande pour que tous leurs filets aient eu le temps de redevenir parallèles à Taxe de la rivière avant d'arriver au pont.
En aval, les digues cd, c'dfy quoique moins nécessaires que celles d'amont, présentent aussi, sur les rivières à courant rapide, une utilité très réelle,
parce qu'elles empêchent les eaux de s'épanouir aussitôt après la traversée du pont et diminuent beaucoup la hauteur de chute sous les arches mêmes, c'est-à-dire dans la partie qui est le plus à craindre pour la solidité de l'ouvrage. Elles offrent également le grand avantage d'empêcher la production de contre-courants et de tourbillons sur les rives inunédiatement en aval des levées en remblais qui constituent la route ou le chemin de fer de part et d'autre du pont. En réalité, ces digues d'amont et d'aval constituent sur cha-
que rive, avec la levée de la route, les deux branches et le corps d'un T qui, d'après les observations faites sur la Durance, réalise la meilleure disposition pour maintenir le cours de cette rivière dont le fond est extrêmement mobile et le courant très fort. D'après un mémoire de M. l'Inspecteur général Hardy, inséré aux Annales de 1876, on donne à la branche amont 60 à 80 mètres de longueur, et à la branche aval 25 à 50 mètres seulement. La première s'abaisse graduellement à partir de la levée, de manière à devenir submersible, afin de prévenir, par le déversement qui s'y produit, une trop grande accumulation d'eau devant la digue transversale.
Cette disposition est celle qu'il convient d'adopter dans son ensemble, pour les abords des ponts, et dont les applications ont déjà été faites à un grand nombre d'ouvrages. La longueur des branches doit être proportionnée à la vitesse du courant, de manière à assurer que les filets d'eau arriveront normalement au pont et que l'épanouissement en aval ne sera pas trop brusque. En outre, comme l'indiquent en plan et en élévation les figures ci-contre (15) et (14), au lieu d'arrêter les branches à une certaine hauteur au-dessus du terrain naturel, ce qui a lieu sur la Durance parce que les enrochements arrivent par le haut et que les charrettes ne pourraient pas descendre sur une pente trop forte, il y a lieu de raccorder avec le terrain naturel Textré-
IM DISPOSITIONS GËNËRALES.
mité des digues. Cette disposition offre de grands avantages, parce que l'extrémité de la digue est beaucoup plus facile à maintenir et surtout parce qu'elle ne forme pas un musoir saillant contre lequel les eaux se briseraient,
attaqueraient le terrain naturel au delà des digues et feraient naitre ainsi des demandes d'indemnité. Les talus et la partie submersible du — ='^^^^ — -r^- - - -j dessus des digues doi-
vent dans tous les cas être défendus par des moyens proportionnés à l'intensité des courants, tels que gazonnemenis, perrés à pierres sèches, perrés maçonnés, enrochements et même gros blocs de maçonnerie. Il convient fréquemment d'évaser plus ou moins les digues, et l'angle de 22° a été employé dans ce but avec succès, mais il convient toujours de se raccorder normalement avec le pont avant d'y arriver. Enlln, le nombre des guideaux à construire dépend beaucoup de la disposition des lieux et de la rapidité l,i, du courant : il est évident, par
exemple, que si une des rives est insubmersible, c'est seulement sur la rive opposée que le courant a besoin d'être dhigé.
L'emploi des guideaux s'est beaucoup multiplié depuis la crue de 1875, parce qu'ils ont donné lieu de constater qu'une partie des accidents éprouvés aurait pu être prévenue par des travaux de cette nature. On en a construit, à la suite de cette cnie, entre Monlréjeau et Luchon,
CHOIX DE rEMPLACEMBNI BES PONTS.
pour plusieurs ponts sur la Garonne supérieure qui , quoique ayant résisté , avaient inspiré des craintes. Ceux qui ont été appliqués ainsi au pont de Lahroquère ont la forme ci-contre (ts). Leurs couronnements ont été établis au niveau de cette crue exceptionnelle, et l'espace qu'ils comprennent est remblayé de manière à présenter une légère pente à partir du chemin de fer. Ils forment ainsi des épaulements très solides dont les talus sont revêtus en maçonnerie. Cette disposition, qui est évidemment très efficace pour résister à des courants violents, a l'inconvénient de présenter peu de saillie et, par suite, de ne pas ramener les filets d'ean aussi normalement au pont qu'on l'obtient avec des guideaux parallèles aux rives.
EnAn, il existe des cas oii l'on trouve de grands avantages à prolonger certaines digues de manière à les rattacher au terrain insubmersible. Ainsi, par exemple (ie), si ce est le tracé d'un chemin de fer, A A' et BB' les digues aux abords du pont, et MM' la limite des terrains supérieurs au niveau des plus grandes crues, les eaux qui s'introduiraient sur la surface PAHU' ne pouvant circuler qu'en revenant passer en amont du point A, s'accumuleraient dans l'entonnoir dont le sommet est M' et, par suite de la pente de la vallée, y monteraient nécessairement beaucoup plus haut que dans le lit principal. Pour éviter ce grave inconvénient, il suffit de rattacher la ligne PA à la Ihnite des terrains insubmersibles au point N.
La concentration de toutes les eaux dans un même lit est très avantageuse conceninuon de* mu
, dins un marne lit,
au point de vue pécuniaire, car les dépenses des culées entrent toujours pour une somme importante dans le prix de revient d'un pont, et par conséquent, si trois bras pouvaient être réunis en un seul, on n'aurait à construire que deux culées au lieu de six. Cette réunion peut être obtenue quelquefois pour de petits cours d'eau. Mais, dès que le débit est considérable et surtout
quand le courant est rapide, on s'expcraerait à de graves dangers en modifiant notablement le coiu^ de la rivière. 11 faut donc généralement se contenter d'utiliser la concentration des eaux quand elle est naturelle, et par exemple, avec la disposition ci-contre (17), il existe un intérêt bien sérieux à pouvoir adopter la ligne A A'. Mais si le tracé de la route ou du chemin de fer à construire oblige nécessairement à passer en BB', il est beaucoup plus prudent de construire trois ponts séparés que de cher^ cher à réunir les eaux sous un même ouvrage : tout au plus pourrait-on supprimer le petit bras de la rive gauche, si les eaux n'y avaient qu'une très faible vitesse, et il faudrait, dans ce cas, avoir la précaution de donner aux deux autres ponts de larges débouchés et de protéger la nouvelle rive gauche par des digues, afin qu'une partie des eaux ne vînt pas se rejeter dans cette direction.
Mais en principe, pour une grande rivière, il vaut beaucoup mieux conserver
à tous les divers bras leur direction naturelle, et c'est ainsi que dans le
passage de la Loire, en amont de Nantes, pour le chemin de fer dirigé sur
la Roche-sur-ïon, on a construit sur les bras principaux deux grands ponts,
l'un de 9 arches de 30 mètres et l'autre de 7 ar-
ches de même ouverture, que l'on a établi une arche de 20 mètres sur l'étier de Mauves, dans les prairies de la rive droite, et qu'enfin un petit viaduc, présentant 68 mètres de débouché linéaire, a été édifié sur le bras de Saint-Sébastien, au pied du coteau de la rive gauche (is). La grande crue de 1866, survenue au moment où ces ouvrages étaient à peine terminés, a permis de constater
que l'écoulement des eaux s'y opérait dans les conditions les plus satisfaisantes
et avec un remous presque insensible.
Puisque, comme nous l'avons expliqué précédemment, il est très utile de Préuutions * prendre construire, aux abords des ponts, des guideaux pour éviter les coiu-ants ic» courants obiiquet. latéraux qui viendraient diminuer le débouché et pourraient causer des afTouillements, il importe, à plus forte raison, d'éviter de placer un pont immédiatement en aval d'un confluent dans lequel une des rivières arriverait presque à angle droit sur la direction du courant principal. Ainsi, la position MN (i9) serait tout à fait défavorable s'il n'existait
pas, entre le confluent C et le point N, une distance suffisante pour que la direction des eaux de la rivière (B) pût être ramenée normalement au pont comme celle de la rivière principale (A).
Les courants obliques présentent toujours de graves dangers, et on pourrait citer de nombreux exemples de désastres amenés par cette cause. Ainsi, à Orléans, le pont construit en 1843 pour le chemin de fer du Centre traverse la Loire à 1200 mètres en amont du pont élevé dans le siècle dernier par Perronet pour la grande route de Paris à Toulouse, et cet ancien pont ne présente que 279 mètres de débouché linéaire, tandis qu'on avait donné 500 mètres au nouvel ouvrage : il seiriblait donc devoir largement suffire, mais comme à cet emplacement la largeur du lit est beaucoup plus grande, la culée rive gauche s'avançait trop en rivière et il s'est formé en 1846, contre la levée du chemin de fer, un courant latéral qui a occasionné de profonds afibuillements au pied des premières piles et entraîné la chute de trois arches. Dans la reconstruction, on a augmenté le débouché par deux nouvelles arches et surtout on a eu soin de diriger le cours des eaux par une digue longitudinale en amont.
Pour un très grand pont construit en Hollande, celui de Moerdyck sur le Uollandsch-Diep, on s'est trouvé, par suite des nécessités du tracé du chemin de fer, obligé de traverser ce bras de mer dans une partie où la largeur atteint 2300 mètres, tandis qu'en aval du confluent du Dordsche-Kil elle se réduit à 1700 mètres environ entre des digues insubmersibles (20). On a jugé avec raison qu'il suflisait de donner 1400 mètres de débouché au pont qui, effec-
Uvement, est formé de 14 travées de 100 mètres, non compris 2 travées tombantes de 16 mètres établies près de la rive gauche pom- le service de la navigation. Il résulte de cette disposition que l'on a été obligé de
construire sur la rive droite,
à la suite du pont, une levée qui forme une saillie d'environ 700 mètres : il impoiiait à un très haut degré de défendre cette levée contre l'action des courants qui, par suite de l'action des marées, s'exercent tantôt dans un sens, tantôt dans l'autre, et à cet effet elle est protégée de chaque côté par des massifs de plates-formes en fascines et enrochements ; de plus, pour empêcher les courants latéraux on a^établi, tant en amont qu'en aval de la culée, d'autres massifs de même nature qui s'étendent jusqu'à 100 mètres environ de l'axe du pont. Ce mode de défense, tout à fait approprié à la nature du pays, est très efficace, et l'ensemble des dispositions adoptées poiu" ce grand ouvrage est bien justifié.
Posiiioni. obiigeeni Aînsi quc l'a fait remarquer M. Morandière, la position d'un pont en amont dispositions spéciaieB. d'un coufluent est désavantageuse, parce que si l'une des rivières éprouve une crue subite tandis que l'autre reste basse, les eaux de la première tendent à se précipiter avec une grande vitesse dans la vallée de la seconde et il peut en résulter un courant très violent sous le pont; d'un autre côté, si la crue se manifeste dans la vallée où n'existe pas le pont, les eaux sous cet ouvrage peuvent se trouver former une chute de l'aval vers l'amont et les moyens de défense doivent être prévus en conséquence.
Des courants très violents se produisent également au passage de certains-
ponts lorsqu*ils sont placés au point où la vallée, après s'être maintenue très étroite en amont, s'épanouit brusquement à l'aval, ou bien lorsque l'ouvrage est placé à l'extrémité d'un vallon étroit qui débouche brusquement dans une vaste plaine. Il faut dans des situations semblables prendre de grandes précautions pour fonder les ouvrages ; en outre il y a lieu de construire en aval de chaque pont des digues longitudinales pour contenir les eaux latéralement sur une certaine distance : ce cas est celui où les digues d'aval précédemment mentionnées peuvent rendre les plus grands services, et il convient de les évaser quand le courant est très fort, afin d'éviter que les eaux ne prennent une trop grande vitesse à leur extrémité.
Enfin, lorsque Ton construit un pont en amont d'un barrage, il faut toujours avoir soin d'étal)lir les fondations très solidement, afin qu'elles puissent résister au courant extrêmement rapide qui se produirait tout d'un coup, dans le cas où ce barrage viendrait à être brusquement emporté pour une cause quelconque. Cette éventualité peut surtout se présenter si le barrage est construit postérieurement au pont, puisque ce dernier ouvrage se trouvera exposé à un danger contre lequel on n'avait pas à se prémunir lors de sa construction.
Les viaducs sont quelquefois nécessaires pour franchir des vallées qui con- Emplacement
des TÎaducs.
tiennent de grands cours d'eau, et alors il faut prendre, pour les fondations, d'autant plus de précautions que les pressions sur le sol sont presque toujours plus fortes que pour des ponts proprement dits : les vallées à fond de vase, dans le voisinage de la mer, donnent lieu, notamment pour les fondations des viaducs, à de grandes difficultés. Mais, en général, et surtout pour les viaducs à construire en pays de montagnes, on n'a pas beaucoup à se préoccuper de l'action des eaux ; les études à faire sont d'une autre nature : il faut rechercher, par un examen très attentif du terrain, quels sont les points où le passage est le plus étroit, où les fondations sont les plus faciles et où les coteaux se prêtent le mieux à l'établisement des culées. 11 est nécessaire d'étendre cette exploration dans une large zone, car les combinaisons sont souvent très variées et la plus hardie peut quelquefois, comme celle du viaduc de Garabit sur la ligne de
Marvéjols à Neussargues W, être la plus avantageuse. Néanmoins, c'est en général dans des conditions moyennes de dimensions d*ouvrages que Ton aboutit fréquemment aux résultats les moins dispendieux. Il faut chercher à profiter habilement des dispositions du terrain : ainsi, par exemple, il est arrivé plusiem^ fois qu'en ayant soin de passer une vallée en aval d*un affluent, on épargnait la construction d'un second viaduc, et dans des cas semblables on ne doit pas hésiter à dévier un peu le tracé pour obtenir ce résultat.
Comme il importe à un très haut degré d'avoir d'excellentes fondations pour des viaducs élevés, il faut, avant d'arrêter un emplacement, s'assurer avec le plus grand soin si les rochers apparents appartiennent à de grands massifs ou s'ils consistent seulement en blocs amenés par des éboulis même très anciens, car cette dernière circonstance pourrait conduire à changer complètement le
tracé.
Enfin, lorsque dans une gorge de montagnes on doit franchir un torrent, il y a fréquenmfient avantage à construire sur ce point une très grande arche ou travée, de manière à pouvoir en appuyer les fondations sur les rochers des deux rives, à une hauteur suffisante pour que ces deux fondations ne puissent en aucun cas être affouillées par le courant.
g 2. - DÉBODCHÉ A DONNER AUX PONTS Anrès avoir déterminé l'emplacement d'un pont, il faut étudier avec beau-
Importauoe "
^® '* COUD de soin auel sera le débouché à lui donner. Cette recherche soulève par-
llxalion des débouchés. ^'^ r i
fois des questions très complexes et présente d'autant plus de difficultés que les renseignements sur lesquels on doit se baser sont très souvent incomplets ou incertains. D'abord on doit en principe considérer : 1^ Qu'un débouché trop grand occasionne une dépense inutile et quelquefois provoque des atterrissements qui
(a) Cette solution, due à M. l'Ingénieur Boyer, consiste à franchir la vallée de la Trueyre à 120 mètres de hauteur, au moyen d'un viaduc métallique dont la partie centrale est formée par un arc de 165 mètres d'ouverture du système Eiffel : on évite ainsi une contre-pente de 70 mètres de hauteur, on réduit les déclivités et on diminue les dépenses.
paralysent une partie de la section des arches au moment des crues; 2'*que, d'un autre côté, un débouché trop faible présente des inconvénients beaucoup plus graves, soit pour la navigation, soit pour les propriétés riveraines, et surtout peut faire naître de très sérieux dangers pour la solidité de Touvrage. En effet, sauf dans le cas très rare d'une rivière qui ne déborde jamais et qui peut être franchie par une seule arche ou travée, la section du débouché est toujours moindre que la section naturelle des eaux, soit à cause des quantités d'eau répandues siu* les rives et dont l'écoulement est arrêté par les remblais, soit par suite des obstacles créés dans le lit même par les piles. Il en résulte que la vitesse du courant sous les arches est augmentée et qu'il se produit en amont une surélévation dont la valeur correspond précisément à l'augmentation de vitesse acquise par les eaux. Plus cette surélévation, à laquelle on donne le nom de remous, devient considérable, plus la vitesse du courant s'accroît, et elle peut arriver à une valeur telle que le fond de la rivière se trouve attaqué et que les fondations des piles ou culées soient affouillées.
Suivant un tableau donné par M. Morandière, d'après l'ouvrage de Gauthey, vitesses corrodant et en prenant seulement les chiffres applicables à des natures de terrain bien ^^ divers , terrains. définies, les vitesses par seconde des eaux qui corroderaient ou affouilleraient ces divers terrains sont les suivantes :
Sable, 0"».50; — Gravier, O^.ôO; — Cailloux agglomérés, i".50; — Roches lamelleuses, 1"».80;
Roches dures, S™. 00.
Cette dernière limite est beaucoup trop faible; d'abord, même en dehors des montagnes, il existe un grand nombre de rivières ou de fleuves pour lesquels la vitesse dans les crues atteint 4 mètres, et par exemple sur le Rhône, à Tarascon, la vitesse a été assez forte pour produire des affouillements de 14 mètres. Ensuite dans les montagnes et surtout lorsque surviennent des crues exceptionnelles, les vitesses atteignent des valeurs beaucoup plus considérables.
Ainsi, pendant les crues de juin 1875, on a observé sur l'Ariège : A Tarascon, une vitesse de 42"*. 16
206 DISPOSITIONS GËNÉRALES.
A Foix, une vitesse de ... 40 à 14 mètres
A divers autres ponts, une vitesse de 7 à 41 ".60
Les dénivellations de l'amont à l'aval de ces ouvrages ont été de 4".96 et 2". 80 à Tarascon et à Foix; elles ont varié aux autres ponts de 0'.54 à 1".87. Sur tous ces points, aucun accident n'est arrivé.
Il est donc incontestable que la vitesse de 3 mètres et même des vitesses beaucoup plus fortes ne corrodent pas les roches réellement dures. Le tuf qui lui-même constitue le fond de la Garonne supérieure et qui consiste en une marne argileuse très compacte, n'a été attaqué que sur quelques points et a bien résisté dans tous les autres.
Les croquis ci-contre, qui ont été relevés au moment de la crue de 4875 par le service de M. l'Ingénieur en chef Decomble, font connaître comment se sont produites les énormes dénivellations mentionnées plus haut : les cotes entre parenthèses s'appliquent aux altitudes par rapport au niveau de la mer. On
voit notamment (i) qu'à
Foix, où le pont est formé
— -'" ^~"^ ,H"^L "" ■'-*°' *^'""^ grande arche de -Cl- ^ 24"'.75 et d'une petite ar-
^JWyi'-.mti'»'"i'!LimaM»WJJW ■ mstmummmBm» che de 6 mètres, ta différence de niveau a été de 375".40— 372'".60 = 2".80. En aval, l'eau reprenait son niveau normal à 25 mètres de la tête du pont sous la grande arche et à 43 mètres sous la petite; mais la vitesse maxima était bien celle due à la chute de 2". 80 et atteignait par suite 7". 44; en ajoutant 5 à 4 mètres pour la vitesse propre de la rivière, on arrive à 40 ou 11 mètres. ,„,
A Tarascon sur Ariège (a), la dénivellation a été de 473".06 — 474-.40= 1".96.
La vitesse correspondante est de 6".20, et en y ajoutant celle de la rivière, calculée d'après la pente moyenne en amont, 5".96, on arrive pour la vitesse totale à 12",16-
La différence dans les effets observés à ces deux ponts s'explique en partie, parce qu'à Foix la vitesse due à la dénivellation même était plus grande qu'à Tarascon : il s'y est formé une onde unique qui se trouvait seulement être plus longue à la grande arche qu'à l'autre ; tandis qu'à Tarascon, les eaux formaient à la surface, immédiatement après la dénivellation principale, plusieurs ondes successives ; la différence doit tenir aussi à ce qu'à Foix la pente superficielle, en dehors de l'action du pont, était faible, pendant qu'à Tarascon cette pente, atteignant 0".03 par mètre, se trouvait très considérable. En somme, les effets constatés à ce dernier pont se rapprochent beaucoup plus de ce qu'on observe ordinairement sur les cours d'eau à pente très rapide-
En dehors de ces circonstances spéciales, il convient d'adopter 3 mètres pour Limites à adopter
.. , ■» % r\m Fn T'-i ordinairement
hmtte de vitesse du courant, ce qui correspond a 0 .4d comme limite du remous, pour les remous. Mais on ne doit pas atteindre cette dernière valeur, parce qu'il est indispensable de tenir compte : 1^ de la vitesse propre de la rivière ; 2** de la nature plus ou moins attaquable du lit; S"" de ce que des maçonneries encore fraîches pourraient souffrir d'un courant trop rapide ; 4'' des sujétions inhérentes à la navigation, de telle sorte qu'à la limite de hauteur des eaux navigables, les bateaux puissent encore remonter le courant au passage du pont ; 5*" enfin des dommages qu'une surélévation du plan d'eau pourrait causer aux propriétés riveraines. 11 faut avoir égard d'une manière toute spéciale à cette dernière considération, surtout quand il s'agit d'une vallée large, fertile et présentant peu de pente, parce qu'alors un remous, même faible, s'étendant à des surfaces très grandes, pourrait occasionner des dommages extrêmement importants.
Ainsi, par exemple, lorsqu'il s'est agi de construire le pont de Chalonnes sur la Loire, on a considéré qu'un remous de 0^.10 suffirait, non seulement pour occasionner aux propriétés rurales des dommages très étendus, mais de plus
pour entraîner la submersion des puits de mines situés à une faible distance en amont du pont, et on s*est astreint à réduire le remous à 0".06.
En résumé, d'une manière générale, il convient, en dehore des régions montagneuses, d'admettre seulement pour valeur des remous :
0".20 lorsque les terrains submersibles sont peu étendus et de nature médiocre ;
0".10 dans les vallées larges et fertiles;
0".05 lorsque les terrains submersibles sont très étendus et d'une valeur exceptionnelle.
Enfin, dans les villes, un remous, quoique très faible, pourrait être très nuisible en déterminant l'inondation des caves et même du rez-de-chaussée des maisons dans certains quartiers. MM. Dupuit et Morandière en ont cité des exemples frappants : il faut évidenwnent, dans de semblables circonstances, ne pas hésiter à donner aux ponts des débouchés assez grands pour que le niveau des eaux en amont ne soit pas modifié d'une manière appréciable.
Goefficicnti!
de contraction.
Pour l'évaluation des débouchés, il est indispensable de tenir compte de la contraction qui provient du passage sous les arches ou travées. Cette contraction varie avec deux causes : 1* l'ouverture des arches; 2* la forme de l'avantbec des piles.
Gauthey estimait que le coefficient de contraction dû à l'ouverture devait
avoir pour valeur, 0.80 pour les arches de 10 mètres ; 0.90 pour celles de 50 mètres, etc. : pour des ouvertures de 100 mètres , dont on ne se préoccupait pas alors, mais qui ont été réalisées et dépassées de nos jours pour des ponts métalliques, le coefficient doit être presque égal à l'unité.
Gauthey admettait en outre que les valeurs ci-dessus s'appliquaient avec des avant-becs demi-circulaires (s) ou en forme de triangle équilatéral (i) ; que ces coefficients devaient être réduits dans le rapport de 0.90 à 0.85 quand les piles étaient terminées carrément (5), et qu'enfin ils pouvaient au contraire
être augmentés dans le rapport de 0.90 à 0.95 lorsque les avant-becs présentaient un angle très aigu (e). Ce rapport s'applique aussi à une ogive très allongée.
Ces bases sont encore généralement admises, et par suite on peutjeprésenter par les courbes ci-dessous (?) les séries des valeurs qui peuvent être attribuées
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