DES PONTS-LEVIS

I. Réflexions préliminaires sur les qualités que doivent posséder les ponts-levis en général. — On remarque, dans tous les ponts-levis, deux parties essentielles et distinctes: l'une est le tablier ou plancher mobile autour d'un axe horizontal, qui est destiné à servir de pont, lorsqu'il est abattu sur ses appuis horizontaux, et à fermer ou masquer le passage lorsqu'il est relevé contre les montants verticaux de ce passage ; l'autre se compose de tout le système des pièces qui servent à maintenir le tablier en équilibre dans ses diverses positions, de telle sorte que la puissance n'ait que les seuls frottements à vaincre. C'est principalement dans la disposition de ces dernières pièces, qui servent de bascule, de contre^poids^ que les ponts-levis présentent des dilTérences très-importantes et qui en font varier les propriétés; car les tabliers ne diffèrent entre eux que par de légers détails de construction, qui influent très-peu sur les qualités essentielles que doit d'ailleurs posséder le système.

Ces qualités demeurent à peu près les mêmes, soit qu'on applique les ponts-levis à la fermeture*des portes et communications quelconques des ouvrages de fortication, soit qu'on s'en serve uniquement pour établir la communication entre les deux rives d'un canal de navigation, dans l'intérieur des villes ou en dehors. Voici en quoi elles consistent essentiellement:

1® Tout le système doit présenter le degré de solidité et de sûreté nécessaire pour ne faire craindre de danger en aucun instant, ni pour aucune de ses positions : il doit par conséquent être construit en matériaux solides et durables.

2** Il doit présenter la plus grande mobilité possible, sous le

344 COURS DE HÊGàNIQUB

rapport de la manœuvre, de façon qu'un petit nombre d'hommes suffise pour baisser et lever le tablier dans un temps très-court, condition qui exige impérieusement qu'il y ait équilibre dans toutes les positions, abstraction faite des frottements.

3"" Les pièces qui composent la manœuvre, celles qui sont destinées à mettre le tablier en équilibre, ne doivent pas embarrasser le passage, soit en avant, soit en arrière des piedsdroits de la porte; en outre, l'étendue horizontale du vide laissé par le tablier, quand il atteint la position verticale, doit être la plus grande possible, eu égard aux dimensions propres du tablier, car ce vide constitue l'objet d'utilité du pont-levis.

4® Les pièces de la manœuvre et du contre-poids doivent s'élever, le moins qu'il est possible, au-dessus du tablier parvenu à la position verticale : cette surélévation, outre qu'elle est gênante et coûteuse en général, outre qu'elle diminue parfois la stabilité des montants du passage, offre encore, dans les ouvrages de fortification, cet inconvénient fort grave, que les pièces sont plus en prise aux vues et aux coups .de Tennemi, et ne peuvent être facilement couvertes parles otftrages avancés.

5^ Les pièces dont il s'agit doivent également s'abaisser le moins qu'il est possible au-dessous du sol naturel, surtout au-dessous du niveau des eaux qui sont dans le canal ou le fossé; il faut tout au moins que les parties descendantes puissent être enfermées dans des puits étroits, peu profonds, qui soient parfaitement à l'abri des fîltrations et ne puissent, en aucune manière, nuire à la stabilité des maçonneries du passage et à la sûreté de la place; ces dernières conditions exigent, comme on le voit, que les puits dont il s'agit soient éloignés, en arrière de la face extérieure du revêtement du passage, d'une distance d'au moins i mètre.

2. Ces conditions ne peuvent ^Ire toutes remplies avee un égal succès. — En examinant les divers ponts-levisquiontété proposés ou exécutés, soit anciennement, soit récemment, on trouve que la plupart sont loin de remplir avec avantage toutes les conditions qui précèdent; mais on ne doit pas pour cela les condamner et les frapper de proscription, car tel pont-levis qui»

àppliquéb aux machines. 345

sous certains rapports, offre des inconvénients plus ou moins graves, peutcependantpossédercertainesqualitésquile rendent recommandable dans quelques circonstances ou localités particulières. C'est ainsi que le gothique poni-Ievis à flèches, par le peu desoinsetdethéorie qu'il exige, pourra êlreétabll sans beaucoup de frais et à peu près partout où se trouvent des bras, du fer et du bois; mais de ce qu'il offre presque exclusivement ces avantages, de ce qu'une longue routine et la paresse des esprits l'a maintenu jusqu'ici dans presque tous ses anciens droits, s'ensuit-il que, de nos jours et au milieu des populations industrieuses de nos villes, on doive continuer à lui accorder la préférence sur d'autres systèmes qui, tout en amenant un peu plus de sujétion dans l'établissement, remplissent incontestablement mieux le but sous le double point de vue architectonique et militaire? Nous nele pensons pas, et tous les ingénieurs éclairés sont de cet avis. N'allons donc pas nous imaginer qu'un seul pont-levis soit en tous temps et en tous lieux préférable à tous les autres; croyons au contraire qu'il en est bien peu qui ne jouissent de quelques qualités essentielles et qui les rendent recommandables dans certaines circonstances. Néanmoins notre intention ne saurait être de les décrire tous ni de les mettre sur la même ligne; nous devons, dans ces rapides sommaires, nous borner principalement à donner la théorie de ceux qui ont le plus spécialement flxé l'attention des ingénieurs, par l'originalité de leur dispositif ou par les applications plus ou moins heureuses qui en ont été faites aux différentes communications des places de guerre. Pour la connaissance des autres, on pourra recourir à la Science des ingénieurs de Bélidor, nouvelle édition, et aux n"" 3, 5, 7 et 10 du Mémorial de V Officier du Génie ('), ouvrage rédigé par les soins du Comité des fortifications, et auquel nous renverrons également pour tous les détails descriptifs et de construction sur lesquels il nous a été impossible d'insister (').

(* ) Voir le Mémoire Sur les améliorations des ponts-lm^is et entrées des places fortes^ par MM. PeauceUier et Wagner {Mémorial de VOfficier du Génie^ nO 18) (K.)

(*) Voir aussi le Traité^ de Kraffl, J»r la Charpente ci celui deGauthey Sur la Construction des ponts, (K.)

346 coulis DB HÊCÀHIQUB

3. Principe général de l'équilibre des ponis^levis,— Puisque la condition mécanique essentielle à remplir dans tout pontlevis est qu'il y ait constamment équilibre dans les différentes positions du système, abstraction faite des résistances passives, qui seules doivent être vaincues par la puissance motrice, il est évident que la quantité d'action instantanée nécessaire à appliquer à la machine, toujours abstraction faite des frottements, devra être nulle pour toutes les positions possibles, ce qui exige évidemment que le centre de gravité général des pièces ne puisse s'élever ni s'abaisser à aucun instant, et par conséquent reste constamment à la même hauteur ou dans le même plan horizontal ; en d'autres termes, or la somme algébrique des moments des différents poids, pris par rapport à un plan horizontal quelconque, devra être invariable et, en pa^ ticulier, elle devra demeurer constamment nulle si Ton preod ces moments par rapport à un plan horizontal passant par le centre de gravité général du système considéré dans l'une quelconque des positions qu'il peut occuper i>.

PonU4eTi8 à flèche et à bascule.

4. Description sommaire de ce ponl-iei^is, condition de son établissement. •— Dans ce système, le tablier du pont-Ievis est mis en équilibre au moyen d'une bascule, ou assemblage de charpente établi dans la partie supérieure du passage, et qui se trouve relié à ce tablier par le moyen de deux chaînes ou tringles en fer qui en prennent les extrémités opposées aux tourillons : la bascule se compose [fg. 79) de deux grandes pièces latérales ou flèches, reliées entre elles par des entretoises» etc. Tout le système est mobile sur un axe A' parallèle à l'axe A du tablier; d'ailleurs, les diverses parties étant symétriques de part et d'autre du plan vertical qui contient l'axe de la porte, on peut supposer que tout se passe dans ce plan, qui est aussi celui des centres de gravité du tablier et de la bascule; il ne sera donc pas difficile de reconnaître les conditions de l'équilibre d'un tel système.

Comme il est avantageux, sous plusieurs rapports, que le pla n moyen de la bascule et des flèches soit parallèle à celui

APPLIQUÉS AUX HACHINBS. 34?

du tablier pour la position horizontale et la position verticale, on dispose ordinairement les choses de façon que ces plans

Fig- 79-

restent parallèles dans toutes les positions possibles du systènie, ou décrivent le même nombre de degrés à chaque instant : cela consiste, comme on le sait, à rendre égaux les côtés opposés du quadrilatère ABB'A', qui a pour sommet les axes ou centres de tourillons A, A' du tablier et de la bascule, ainsi que les points d'attache B, B' des extrémités des chaînes qui lient les flèches au tablier: pour toute autre flgure que le parallélogramme, non-jseulement le parallélisme n'aurait pas lieu, mais encore les conditions de l'équilibre ne pourraient être établies avec l'exactitude et la simplicité qui se rapportent a l'hypothèse dont il s'agit,

5. Théorie particulière du pont'levis à flèches, — On peut ici supposer le poids des chaînes BB' décomposé en deux autres agissant aux poiVits d'attache B et B', et comprendre en conséquence ces composantes au nombre des poids qui constituent naturellement le poids total de la bascule et celui du tablier, dont les centres de gravité sont ici flgurés en G' et G. Cela posé, soit le centre de gravité général, tant de ce tablier que de la bascule, considérés dans une position quel-

3{8 COURS DE HÊGàNIQUB

coïKiue; ce centre de gravité devra donc demeurer à la même hauteur pour toutes les autres positions du système, et si Ton lire l'horizontale LOM, qu'on abaisse les verticales Gg, G'^ sur sa direction, et qu'on nomme P le poids total du tablier, P' celui de la bascule, on devra avoir constamment régalilé

P.Gg'-P'GY^o ou P.G/f=P'G'g-',

pour que l'équilibre soit rigoureusement maintenu.

Nommons {fg, 80) a l'angle formé, à un instant quelconque, par la droite AG qui va de l'axe A au centre de gravité G du

Fiç. 80.

tablier, avec l'horizontale AX; supposons qu'on fasse décrire à G l'arc de cercle infiniment petit GS = ds; ds cosa représentera évidemment la hauteur élémentaire dont se sera déplacé 4e point G; P.(/5C0sa sera la quantité dont aura varié le moment P.Gg^du poids P du tablier, ou, 'si l'on veut encore, ce sera le moment virtuel, la quantité d'action élémentaire relative à l'élévation de P; si donc nous nommons pareillement a', ds' les quantités analogues relatives au centre de gravité G' de la bascule, nous aurons, d'après ce qui précèdC)

P,(/5C0sa = P'.rf^cosa'.

Mais, en désignant par K, R' les distances AG et A'G', par^. a' les angles BAG, B'A'G' formés par ces distances avec la direction, prolongée ou non, des côtés AB, A'B' de notre parallélogramme, nous avons aussi

ds—Kdûc, ds'=Wda', a -f- a = a' -4- a' ;

APPLIQUÉE AUX HÀCHINES. 349

donc réquation ci-dessus deviendra, en divisani par da = da\ PR cosa == P'R' cosa' = F R' cos (a -h a — a' ).

Cette équation ne renfermant plus que la variable a, ne pourra être satisfaite constamment, ou pour toutes les positions du système, qu'autant qu'on aura a — a'=: o, condition qui exprime évidemment que a les droites AG, A' G', qui unissent les centres respectifs des tourillons aux centres de gravité du tablier et de la bascule, doivent être parallèles entre elles, tout comme le sont les lignes qui vont de ces tourillons aux points d'attache des chaînes ».

L'équation de condition ci-dessus se réduisant dès lors à la

on voit aussi que ce les moments du tablier et de la bascule, pris par rapport à l'axe de leurs tourillons respectifs, doivent être égaux entre eux ».

Il est d'ailleurs facile de s'assurer réciproquement que, de ces conditions, résulte le maintien du centre de gravité général à la même hauteur, en un certain point 0, situé sur la droite AA' des tourillons, en sorte qu'elles sont réellement sufGsantes pour assurer l'équilibre. C'est donc à tort que l'on indique souvent des conditions beaucoup plus restreintes : par exemple, celle que a le centre de gravité de la bascule, celui des tourillons de cette bascule et le point d'attache des chaînes soient situés en ligne droite », condition qui, d'après ce qui précède, en entraîne une toute semblable pour le tablier.

6, Manière de procéder à l'établissement des ponts-levis à flèches dans la pratique, et observations diverses sur cet établissement.— Dans la pratique, et lorsqu'il s'agit de l'établissement d'un pont-levis à flèches {Jig. 8i], on commence par construire le tablier d'après les conditions de convenances locales et de solidité : le centre de gravité G est ainsi déterminé, de même que le poids P et le moment PR; on fixe ensuite la saillie A.'B' des flèches sur l'entretoise qui porte les tourillons de la bascule, d'après la condition qu'elle soit égale à peu près, ou même un peu supérieure à la longueur AB du tablier; on

COURS DE MÈGANIQl»

fixe aussi provisoirement lesdimensions eipositions des pièces qui consliluent la charpente de la bascule et sa ferrure, d'après

" l ^flTTPrt i TTOitefcii^ '

les convenances locales et de manière à pouvoir calculer approximativement P' et Wf tout en satisfaisant à l'équation P'R' = P.Ry c'est-à-dire qu'après avoir réglé la disposition el les dimensions des principales parties suivant l'usage» on laisse quelque chose d'arbitraire, par exemple, l'entretoise opposée à celle des tourillons, afin d'être maître d'en faire varier la position ou l'équarrissage, selon que l'exige l'équation des moments. Ces premières données flxant, d'une manière à peu près invariable, la position du centre de gravité de la bascule, il ne reste plus qu'à satisfaire à la condition du parallélisme des lignes AG, A' G', ce qui n*offre plus de difficultés, puisque, sans troubler l'égalité des moments, on peijit abaisser ou élever l'axe des tourillons sur la perpendiculaire au plan moyeode la bascule, et que d'ailleurs on reste le mattrede fixer» à peo près arbitrairement, la position des points d'attache des chaînes et du tablier. (Foir, pour de plus grands détails, le Coursée construction de M. Soleirol. ]

7, Altérations d'équilibre qui surviennent après la mite en place de la bascule, moyen d'y remédier. — On remarquera que le parallélisme dont il s'agit 'ne subsiste plus lorsque la bascule est mise en place et les chaînes accrochées, car la forte tension de ces chaînes fait courber les flèches; il faut donc avoir égard à cette flexion lors de l'établissement du pont-levls, ce qu'on pourra toujours faire d'après Jes théories

APPLIQUÉE AUX MACHINES. 35l

connues sur la résistance des matériaux. Celte flexion d'ailleurs croissant avec le temps et à mesure que les flèches perdent de leur élasticité, il arrive ordinairement que, dans les ponts-levis anciennement établis : i*^ le tablier ne peut plus s'appliquer exactement contre les montants de la porte, et laisse ainsi un vide par lequel on peut s'introduire dans la place; 2,** l'équilibre est désormais impossible, même en plaçant, comme on le faitordinairement, dessurcharges ou contrepoids dans le coffret de la bascule pratiqué à cet effet entre les deux entretoises extrêmes; du moins on ne peut alors mettre le système en équilibre que pour des positions distinctes.

Cette inflexion permanente des flèches allant souvent jusqu'à o"*,i6, on conçoit que la bascule forme alors en quelque sorte un levier brisé, analogue à celui des balances qu'on nomme balances sourdes^ ce qui tient à ce que le centre de gravité général ne reste plus à la même hauteur et qu'il faut un effort pour l'élever ou pour l'empêcher de baisser.

Lorsqu'un pont-levis vient d'être récemment posé et que son équilibre est bien établi, il faut au plus un homme pour le manœuvrer, c'est-à-dire un effort de 25 à 3o kilogrammes appliqué à l'extrémité de la bascule, le tablier pesât-il même 3ooo kilogrammes; or l'expérience prouve que, au bout de deux années, il faudrait au moins quatre hommes pour manœuvrer un tel pont-levis commodément. On attribue assez volontiers ces altérations d'équilibre au changement de densité éprouvé par le bois ou à l'augmentation même du poids du tablier; mais ces causes ne sont pas celles qui exercent le plus d'influence, comme le démontre l'usage d'autres systèmes, exempts d'ailleurs des inconvénients inhérents à la flexion des pièces.

%, Manière de rétablir V équilibre des anciens pohts-levis à flèches. — La première chose à faire, lorsqu'il s'agit, au bout d'un certain temps, de corriger le défaut d'équilibre d'un pontlevis à flèches, c'est de vérifler là position des points d'attache de ses flèches, et de les relever d'une quantité à peu près égale, s'il est possible, à celle dont ils ont baissé depuis la mise en place, et cela afin de ramener les lignes à la condition

35a COURS DE MtCÀHlQUE

du parallélisme que nous avons fait connattre ci-dessus. Dans cette opération d'ailleurs, il faut vérifier si la longueur des chaînes est bien égale à la distance des tourillons et ne point la raccourcir pour relever la position du centre de gravité de la bascule, comme le font souvent des ouvriers ou employés ignorants; car, loin de remédier au défaut d'équilibre, on oe fait que l'augmenter. Après ces premières opérations, qui pourront être facilitées, dans quelques cas, en changeant également la position des points d'attache du tabli.er, il ne restera plus qu'à placer une surcharge convenable dans le coffret de la bascule.

Pour parvenir à une rectification complète et exacte, il conviendrait de rechercher la position des centres de gravité des parties inférieure et supérieure du système; mais, attendu la courbure des fièches et l'incertitude sur la densité des diverses pièces, on n'arriverait qu'à des résultats fort incertains; et même, dans le cas de l'établissement à neuf, on n'obtiendrait que des à peu près, si Ton ne faisait peser directemem les ferrures et quelques pièces essentielles de la charpente, avant leur mise en place, afin de déterminer au moins la densité du bois de chêne dont on fait usage, densité qui, comme on sait, est susceptible de varier entre 800 et 1 loo kilogrammes par mètre cube, suivant l'âge, la qualité et l'état de siccitédu bois.

Pour corriger le défaut d'équilibre des anciens ponts-levis à fièches, on peut encore essayer de déplacer la position du centre de gravité de la bascule, comme Ta proposé M. le capitaine Blanc, à la page 179 du n° i(^ é\x Mémorial de l'Officier du Génie; mais, outre que ce procédé exigerait souvent dessa^ charges considérables qu'il serait difficile de placer convenablement sur la bascule, outre qu'il exigerait des tâtonnements pénibles, il ne remédierait point encore au défaut que présentent les anciens ponts-levis, de ne pouvoir s'appliquer contre les montants de la porte vers la position verticale des flèches.

J'ai beaucoup insisté sur les particularités du pont-levisà flèches, parce qu'il est encore, de nos jours, le plus universellement en usage; qu'il a, comme je le disais plus haut, en sa

APPLIQUÉS ADl MACBllIBS. 353

'aveur, les préjugés d'une vieille routine et que, au bout du !ompte, il faut au moins savoir entretenir et rétablir ceux que» I défaut de fonds, on ne peut remplacer par des dispositions ;)Ius avantageuses.

9. Inconvénients du pont^levis à flèches, — Quant aux défauts du poni-levis à flèches, qui ne se rattachent pas purement aux conditions mécaniques, ils consistent essentiellement en ce que : i"* les flèches sont vues et battues au loin ;)ar l'ennemi, ce qui expose la sûreté du passage et signale les mouvements de l'assiégé, les points les plus faibles et les plus langereux sous le rapport des communications; 2^ l'élévation le la bascule au-dessus du passage est la source d'une foule l'accidents, que l'habitude fait considérer sans effroi comme an mal nécessaire; 3® rétablissement de la bascule et des flèches offre des sujétions, dans les passages couverts, dont on oe se tire qu'en sacrifiant la solidité, souvent la sûreté, et en blessant le goût par le contraste d'une décoration parfois fastueuse et d'un appareil barbare, qui coupe corniche et frontons, etc.

Pont-levis à bascule en dessous.

10. Disposition ordinaire^ condition d* équilibre et manœuvre. — Pour remédier à ces inconvénients graves, on a imaginé divers dispositifs de la bascule ou du contre-poids [fig- 82), dont le plus ingénieux et le plus simple consiste à placer le corps de la bascule immédiatement à la suite du tablier, de manière que la partie antérieure des flèches se trouve située au-dessous de son plancher et en supporte le poids; mais alors il faut pratiquer, en arrière des pieds-droits du passage, une cave propre à loger la bascule dans ses diverses positions et il faut, de plus, que cette cave soit recouverte par un second plancher en arrière de celui du tablier.

On remarquera facilement les vices d'une semblable disposition sous le rapport du surcroît de la dépense et de la sûreté de la place, puisque le vide laissé par le tablier, dans sa position verticale, est bien plus petit que la surface même de ce tablier, et que la place ne se trouve fermée que par un mur