DES PONTS EN ARC

Le fer a été employé pour des ponts en arc sous Ponis en arc chemins de fer et sous routes. Un bel exemple de ce genre de construction est le pont d'Arcole, de ^OO de portée ; mais s'il se comporte bien sous la charge des voitures, il paraît n'offrir qu'une rigidité insuffisante pour le passage d'un chemin de fer,

où le poids roulant prend une bien plus grande importance relativement au poids mort.

On a employé les arcs en fer au viaduc de Lûmes sur la Meuse près de Mézières. Le pont porte une couche de balast, qui repose sur des petites voûtes en briques. Ces voûtes s'appuient sur les entretoises en fer à double T reliant les arcs. On voit qu'ici les constructeurs ont cherché comme pour la fonte à réduire les vibrations.

pom en ivr Au chemin de fer du Nord, sur la ligne directe de

du canal St-Denis 9

(chemin du Nord). parjs à Creil, à la traversée du canal Saint-Denis, on vient d'exécuter un pont en arc où Ton a cherché au contraire à réduire autant que possible le poids mort, sans s'inquiéter des vibrations. Une couche de quelques centimètres de balast, n'ayant pour but que d'éviter les chances d'incendie, repose sur un plancher en chérie. Les rails portent sur des longrines, les longrines sur des pièces de pont en bois, et ces pièces de pont reposent sur les longerons des arcs.

Les arcs de 45m00 d'ouverture sont composés d'une Ame et de 4 rails Barlow. La triangulation des tympans est en fer à T, le longeron est une poutre à double T ordinaire.

Pour éviter la concentration de pression que les effets de la température peuvent produire soit à l'intrados, soit à l'extrados des naissances, M. Mantion,

le constructeur de ce pont, a fait retomber les arcs sur des pivots en acier, de telle sorte que la pression aux naissances passe forcément par Taxe de l'arc.

Malgré cette précaution et malgré la faible épaisseur de l'arc à la clef (0m67 pour 45 mètres d'ouverture), M. Mantion a calculé qu'une variation de température de 25° au-dessus ou au-dessous de celle de calage pouvait produire à la clef un excédant de travail de 1m40 par mètre carré. On voit assez par ce chiffre combien il importe pour les ponts en métal, de tenir compte des effets de la température.

Le môme ingénieur conseille à ce sujet, d'accepter pour la clef le même principe que pour les naissances, celui d'un joint à charnières.

Il parait certain que, par ce moyen d'une exécution facile, on arrivera à rendre disponible la portion de force que les effets de température peuvent absorber, et qui dépasse souvent le quart de la force totale qu'on peut demander prudemment au métal.

L'axe du pont de Saint-Denis reposant sur pivots, et l'extrémité du longeron portant simplement sur la culée sans encastrement, il en résulte que la triangulation des tympans doit produire tout le roidissement de l'arc. On a été ainsi conduit à donner aux pièces des triangles des sections de plus en plus fortes en se rapprochant de la clef. Quant au longeron, il

est six fois plus fort vers la clef qu'aux extrémités.

Les arcs en fer ne présentant pas d'embases comme les arcs en fonte ont encore plus besoin d'un énergique contreventement. Au pont du canal Saint-Denis, le contreventement est double; un réseau de triangles est attaché à la partie supérieure des arcs, un autre réseau à leur partie inférieure. Un troisième réseau règne en partie au niveau des longerons.

Pour les ponts à plusieurs travées, les dispositions sont généralement les mêmes. Les ponts en fer étant encore plus légers que les ponts en fonte, il faut que les piles intermédiaires soient encore plus fortes proportionnellement, pour détruire une plus grande partie de la poussée supplémentaire due aux surcharges.

pont On peut citer un exemple curieux d'un pont en fer

sor 1 1 Theiss, r • • j •

à sxeffdiu. 0y j'on n*a pas accepté celte condition des piles culées ; c'est celui de la Theiss, à Szegedin. Ce pont repose sur des piles titulaires, qui eussent été infailliblement renversées, si l'on eût laissé reposer les arcs sur le sommet de ces piles sans prendre de dispositions spéciales. Pour parer à cet obstacle, on a continué les piles métalliques jusqu'au niveau du tablier et on y a amarré solidement les longerons. Il en résulte que, lorsque par l'effet de la surcharge un arc exerce sur une pile aux naissances une

poussée supplémentaire, elle tend à se renverser, mais en est empêchée par la tension du longeron.

Dans le cas particulier dont il s'agit, la difficulté de fondation était telle qu'on a dû renoncer aux pilesculées; mais cette solution paraît devoir être évitée toutes les fois que la nature des fondations le permettra. Il est évident, en effet, que la première conséquence du système, est que toutes les travées sont solidaires, et que la variation de température peut alors produire des effets dangereux. On a effectivement constaté qu'en hiver le raccourcissement des arcs et des longerons tendait à se produire avec une telle force que les arcs extrêmes ont cessé de porter sur les culées. On a alors chassé par les plus basses températures, des coins qui ont rétabli le serrage. Mais n'est-il pas à craindre que, par les grandes chaleurs, l'effet inverse tendant à se produire et les culées ne pouvant s'écarter, il eu résulte à la clef des efforts considérables ?

On peut citer à propos de ponts en arcs le pont de dpeonwîï,i»Cr Windsor. L'arc est ici au-dessus du tablier ; les culées sont remplacées par rentrait formant tablier et les tympans triangulés au lieu de relier l'arc au longeron le relient à l'entrait.

Celte solution tient à la fois des ponts en arcs et des ponts à poutres droites.

Mise en place La mise en place des Grands ponts en fer a donné

des grands pools * o r

cn fer- lieu à des études fort intéressantes. On peut voir dans les planches M. 17-18 le détail des engins qui ont effectué le levage des tubes du pont de Menai. De fortes presses hydrauliques permettaient de soulever les tubes de petites quantités. Leurs extrémités glissaient dans des rainures ménagées dans la maçonnerie, qu'on remplissait au fur et à mesure de de l'élévation des tubes.

Quand on n'a pas de grandes hauteurs, et que l'établissement d'un échafaudage ne présente pas de difficultés, on adopte encore quelquefois l'échafaudage général. Cette solution n'exige que l'emploi d'appareils le plus élémentaire, mais elle force à faire sur place une notable partie des rivures, et il rend plus difficile un travail soigné. On reproche aussi à l'emploi de l'échafaudage, les déformations inévitables de cet échafaudage sous l'action du poids des poutres. Ces déformations opposent un grand obstacle à la parfaite réunion des éléments, et on n'obtient en général par ce procédé que des poutres mal dressées.

Le plus souvent on assemble deux ou plusieurs poutres sur l'une des rives, au niveau voulu, et on fait glisser l'ensemble sur des rouleaux en fonte présentant des gorges correspondantes aux lignes de rivets et qu'on place sur la culée et les piles intermédiaires.

Pour les poutres à une seule travée, on a quelquefois établi une poulie pour porter des rouleaux au milieu de l'intervalle des culées. Au pont du chemin de Vincennes, sur le boulevard Mazas, dont les points d'appui intermédiaires, formés de colonnes, n'auraient pu résister à la poussée des rouleaux , les poutres ont été mises au levage au moyen d'un échafaudage roulant sur une voie de fer posée sur le boulevard.

Généralement, quand on opère ainsi, on doit passer les deux poutres ensemble en les réunissant par quelques entretoises , parce qu'une seule poutre présente trop peu de résistance latérale : dès qu'une déformation s'est produite, la compression de la partie supérieure tend à l'augmenter; c'est ainsi qu'une des poutres du pont de Mâcon s'est brisée sous l'action du vent.

Il importe, avant de procéder au levage par roulement des poutres, de déterminer quels seront les efforts produits par cette opération. Dans quelques ponts, en Suisse, on a été conduit à employer des dispositions spéciales pour réduire ces efforts et les empêcher de devenir dangereux.

On a souvent employé une charpente pivotant autour de son pied, au sommet de laquelle on attache des cordes qui descendent et embrassent l'about dune poutre; en arrière on place des treuils dont

les cordes sont reliées à l'extrémité supérieure de la charpente. En virant ces treuils, on appelle la téle de la charpente qui entraîne l'about de la poutre. Les poutres du pont du chemin de fer de Soissons, sur la route impériale de Paris à Saint-Denis et sur le canal Saint-Denis, viennent d'être mises en place par ce procédé, sans supports intermédiaires, sans gêner la navigation du canal. Leur portée dépasse trente mètres.

précaution» Nous avons déjà dit que la conservation des ponts

contre l'oxydation. J n 1

en fer présente beaucoup de difficultés. Il est certain que l'oxydation est un ennemi redoutable. Pour être à même d'en constater l'apparition, il est bon que les ponts en fer soient peints en couleurs claires, qui ont en outre l'avantage d'absorber moins que les autres les rayons solaires.

Quant aux précautions à prendre pendant la construction, elles se bornent en théorie à exiger un décapage soigné et à peindre les fers aussitôt que possible; mais en pratique, ces conditions s'obtiennent bien difficilement, et un grand nombre de constructions importantes laissent beaucoup à désirer à ce point de vue. Les allemands sont plus sévères que nous à cet égard ; les fers employés dans leurs grands ouvrages sont réellement décapés à vif, et la peinture est employée avec les plus grandes précautions.

La fabrication des rivets ne saurait être l'objet d'une trop grande surveillance ; nous renvoyons à ce sujet à une note que nous donnons aux documents sur les précautions prises par M. Rupperl dans la construction de deux ponts en treillis sur les chemins autrichiens.

Quant à la résistance qu'on peut demander au fer, un trop petit nombre d'années s'est écoulé depuis la construction des premiers ponts, pour qu'on puisse dire si le passage des trains produira l'altération moléculaire que certains ingénieurs redoutent. Bien que l'administration prescrive la limite de 6 kilogrammes par millimètre carré, il paraît probable que, par suite des imperfections de la théorie, ou des forces qu'on a cru pouvoir négliger, un certain nombre d'ouvrages supportent en réalité un travail notablement plus fort, sans que cela ait présenté jusqu'ici aucun inconvénient. On peut donc regarder la charge de 6 kilogrammes par millimètre carré, comme un coefficient de grande sécurité.

Les ingénieurs anglais attribuaient jadis au fer la propriété de résister beaucoup mieux à l'extension qu'à la compression. C'est ainsi qu'on a commencé les expériences relatives au pont de Menai, en donnant aux tables supérieures une section bien plus forte que celle des tables inférieures; mais on a été amené petit à petit à se rapprocher de l'égalité, et il

3i8 DES PONTS OU VIADUCS CONSIDÉRÉS

n'est resté en définitive, entre les sections des deux tables qu'une différence peu importante. Il parait certain que, si on prend de bonnes dispositions contre le flambage des pièces qui travaillent par compression, on peut au moins en pratique, admettre pour la compression, comme pour la traction, le coefficient de 6 kilogrammes par millimètre carré.

POXTS SUSPENDIS.

Les ponts suspendus sont rarement appliqués sur les chemins de fer. Nous allons néanmoins étudier un exemple curieux de ce genre de construction, le pont du Niagara.

Le pont du Niagara franchit la vallée à 74m67 audessus du niveau moyen des eaux. Le tablier, d'une longueur de 248m83 entre les culées , est suspendu à quatre cables de 0m254 de diamètre, reposant sur des piliers en maçonnerie espacés de 2oOm03 d'axe en axe.

Le pont donne passage en même temps à une route et à un chemin de fer à une voie. A cet effet le labliev est formé de deux poutres treillissées, en charpente, de 5m48 de hauteur, supportant un plancher pour la route à la partie inférieure, et un autre plancher pouv la voie de fer à la partie supérieure.

La largeur du passage inférieur est de 7mol ; celle du passage supérieur est de 7m62.

Il y a, pour chaque poutre, un double cours de tiges de suspension, s'attachant l'un à la partie supérieure, l'autre à la partie inférieure, et deux câbles correspondants, dont les flèches respectives sont de 16m46 et de 49m50. Chaque câble est composé de 3,640 fils n° 10, présentant une section totale de 38968 millim. carrés, et une résistance absolue moyenne de 70 kil. 50 par millimètre carré. Ils ont été fabriqués sur place.

Les deux piliers qui supportent les câbles sur chaque rive, sont reliés entre eux à leur partie inférieure par une arche de 5m18 d'ouverture.

Ceux de la rive américaine ont environ 27 mètres de hauteur; ceux du côté du Canada ont23m50.

La base de chaque pilier est un carré de 4m57 de côté. Le sommet n'a que 2m44; il reçoit une plaque de fonte qui supporte, par l'intermédiaire de vingt rouleaux, deux chevalets pour les câbles.

L'amarrage a lieu au moyen de huit puits creusés dans le rocher à une grande profondeur.

On trouvera dans une note faisant partie des documents des renseignements sur les dimensions de toutes les parties du pont, ainsi que les calculs de l'ingénieur américain, pour déterminer la tension des câbles, la flexion du tablier sous la charge et sous l'influence des variations de température, etc. Nous

nous bornerons à indiquer que, suivant M. Rœbling, la charge permanente d'environ 1,000 tonnes correspond à une tension de 1810 tonnes sur les quatre câbles, dont la résistance absolue est de 12,000 tonnes. La plus grande surcharge se compose d'un train de 200 tonnes sur le tablier supérieur et d'une foule de voitures et de personnes sur le tablier inférieur, évaluée à 50 tonnes; la tension additionnelle correspondant à cette surcharge de 250 tonnes serait de

250 X 1 ,80 - 452 tonnes ; il en résulte que la tension des câbles avec surcharge est, au maximum de 2,250 tonnes, c'est-à-dire inférieure au cinquième de la tension de rupture.

On a objecté aux ponts suspendus, en tant surtout qu'ils devraient être employés pour le passage d'un chemin de fer, leur grande mobilité et les variations qui en résultent dans les efforts auxquels sont soumises certaines parties de la construction.

I/ingénieur du pont du Niagara, M. Rœbling, a obtenu une grande résistance aux divers mouvement* que tendent à imprimer à ce pont les surcharges accidentelles et les vents si violents dans ces contrées.

1° En donnant au tablier un poids suffisant (1 ,000 tonnes) ;

2° En inclinant les câbles de suspension; cette disposition est combinée avec une inclinaison inverse

des câbles de retenue, afin que la pression sur les piliers soit toujours verticale ;

3° En se servant de poutres en treillis très-rigides

comme garde-corps ;

A0 En attachant le tablier à l'aide de 64 tirants supérieurs inclinés partant du sommet des piles, et de 5-4 tirants inférieurs , fixés au roc solide des bords de la rivière ou à d'énormes masses de roc détachées.

(Le dessin ne montre pas ces tirants inférieurs.) Le pont doit résister aux effets :

1° D;\s trains plus ou inoins chargés passant sur k tablier supérieur, à des vitesses plus ou moins grandes;

2° Des hommes et des animaux passant sur le tablier inférieur;

3° Du vent, qui agit avec une grande force dans les

ouragans ;

4° Des variations de température.

Pour déterminer l'effet produit par le passage des trains, on a soumis le pont à divers essais , dont nous regrettons de ne trouver dans le mémoire de M. Rœbling qu'un exposé incomplet.

Il est résulté de ces essais :

1° Que chaque train qui traverse le pont produit un allongement momentané des câbles, et, par suite, une déformation ;

2° "Que si le train est assez long pour couvrir tout le pont, el que la charge soit répartie uniformément, la flexion du tablier est uniforme ;

Tixte *l-30

3° Que si le Irain est court , la dépression cesse d'être uniforme ; elle provient alors non-seulement de rallongement des câbles, mais encore d'un dérangement de l'équilibre ;

4° Que les dépressions locales sont en raison directe des charges, et en raison inverse de la longueur des trains ;

5° Qu'après ; le passage des trains, l'ensemble du pont étant suffisamment élastique, le tablier reprend exactement son ancienne forme , qu'elle qu'ait été % d'ailleurs la dépression ;

6° Que la déformation du pont étant bien loin de faire travailler les câbles jusqu'à la limite d'élasticité, le passage répété des trains n'a paru produire aucune altération dans ces câbles depuis que le pont a été livré à la circulation ;

7° Que la charpente ne paraît pas non plus avoir souffert : les assemblages seulement se relâchent ; mais il est facile de les resserrer au moyen de boulons;

8° Que les vibrations, à peine sensibles sur le pont même , ne se transmettent pas aux câbles d'amarrage.

Pour constater la flexion produite par les fortes charges, on a fait passer sur le pont un train d'essai composé de vingt wagons à marchandises poussés par une machine de 26 tonnes.

Ce train, dont le poids brut était estimé à 326 tonnes, a produit une dépression de 0m,25; on verra aux documents que le résultat est d'accord avec celui donné par le calcul.

Cet essai a prouvé que la tension des câbles de suspension s'était communiquée presque entièrement aux câbles de retenue, et que les piliers n'avaient à supporter aucun effort horizontal.

Un train marchant à la vitesse de 16 kilomètres à l'heure produit un mouvement à peine perceptible dans les câbles de suspension, et n'en produit aucun dans ceux de retenue.

L'abaissement causé par un train ordinaire de voyageurs ou par un frain léger de marchandises est peu sensible.

Un train de marchandises de 12 wagons chargés, avec une machine de 25 tonnes, couvre un peu plus de la moitié du tablier. L'effet produit est plus marqué que celui de tout autre train plus petit ou plus long. Quand il se rapproche des piliers, la dépression est ^e 0m,08 à 0M0.

L'action du vent sur les ponts suspendus est souvent très- violente.

La chute du pont de Wheeling , aux États-Unis, peut laisser du doute sur l'efficacité des moyens employés pour combattre cette action ; mais en se rendant compte du mode de construction de ce pont, on reconnaîtra qu'il était défectueux , et qu'un accident de même nature ne serait pas à redouter avec un pont construit comme celui du Niagara.

La portée du pont de Wheeling était de 307m,84 entre les piliers; le tablier avait 265ni,(50 de longueur et7m,90 de largeur en dehors des garde-çorps. Le poids de ce pont, y compris celui des câbles, était de 447 tonnes.

Les câbles étaient au nombre de 12, renfermant en tout 6,600 fils n° 10. A l'exception de deux petits tirants qui avaient été placés à chaque pilier au dessous du taBlier, et qui paraissaient avoir été ajoutés lorsque l'ouvrage était déjà terminé, on n'avait pris aucune mesure pour s'opposer aux oscillations. Encore, ces tirants, au moment du sinistre , se trouvaient-ils détendus et ne produisaient-ils, par conséquent, aucun effet.

Les câbles reposant sur les piliers, à l'aide de gros rouleaux, étaient en grand nombre et de petite dimension, ce qui facilitait la communication du mouvement aux chaînes d'amarrage; aussi ces chaînes se rompirent du côté de Wheeling.

Le pont du Niagara se trouve dans des conditions toutes différentes. On verra , dans les documents, comment M. Rœbling calcule la stabilité de cet ouusage au point de vue de l'action des plus grands vents. Il ajoute, au point du tablier, la résistance des poutres et des tirants tl'amarrage inférieur, et obtient une résistance totale de 2,000 tonnes, qui s'oppose à la pression du vent, dirigée de bas en haut, sous les deux tabliers; cette pression, estimée 230 kilogr. par mètre, ne dépasse pas 9o0 tonneaux.

Nous devons faire observer, toutefois, qu'il ne faudrait pas accorder une confiance trop absolue au résultat du calcul qui précède. Il n'est pas nécessaire, en effet, que la pression du vent soit égale au poids du tablier pour que celui-ci soit soulevé : la réduction de la charge du tablier, par suite de la sous-pression, suffit pour déterminer un raccourcissement de la flèche des câbles et suffit pour produire des oscilla-

AU POINT DE Vi f DE LEUR FORME. 325

lions qui peuvent causer la chute du pont, lorsque les effets de la force perturbatrice s'ajoutent pendant un certain temps. La chute du pont de la Roche- Bernard, en France, est un exemple de ce genre d'ac- , cident.

Le Niagara formant un coude , la rive canadienne est abritée, tandis que la rive américaine est exposée à tous les vents. Aucun mouvement n'a cependant eu lieu depuis que les tabliers sont reliés l'un à l'autre. Une trombe a causé récemment de grands ravages dans la ville de Niagara, sans qu'il en résultât aucun effet fâcheux pour le pont; il est vrai que celte trombe n'a pu agir avec toute sa force sur ce grand ouvrage.

M. Rœhling ne cite aucune expérience faite pour mesurer l'effet produit par le passage d'hommes ou d'animaux sur le tablier inférieur. Il se borne à déclarer que, se tenant sur ce tablier au moment où un troupeau de vingt grosses lètes de bétail passaient au trot, il ne put observer aucune oscillation dans le pont, mais qu'il n'en sentit pas moins une trépidation violente. Le troupeau venant à se po'rter d'un côté du pont, il se produisit un effet latéral analogue sur toute la ligne du pont.

M. Rœbling pense qu'un train f venant lancé à la vitesse de 32 kilomètres à l'heure sur le tablier supérieur, fatigue moins le pont que vingt grosses têtes de bétail marchant au trot sur le tablier inférieur. Il ajoute que des cortèges publics marchant au son de la musique, ou des troupes de soldais , produiraient un effet pire encore . Aussi le règlement ordonne-t-il que les bestiaux ne passent sur le pont que par trou-

326 ARCHITECTURE DES OUVRAGES D'aRT.

peaux de vingt têtes au plus, et qu'il ne s'y trouve jamais plus de trois troupeaux à la fois. Chaque troupeau doit être dirigé par un conducteur auquel il est prescrit de le maintenir toujours au pas.

M. Rœbling a calculé (voir aux documents) les effets de changements de température, et il a trouvé que, pour une différence de 100° (Farenh.), le niveau du tablier, au milieu, variait de 0m,67. Ce résultat est confirmé, à peu près exactement, par l'expérience.

Les tirants inférieurs du tablier sont assez flexibles pour obéir à ces variations; ils sont plus tendus l'hiver que Tété, en sorte que la forme du pont serait moins altérée par le passage des trains dans la première de ces saisons.

S 3. — PARTIE ARCUITECTl RALE DES OUVRAGES d'aM"

Nous n'avons considéré jusqu'à présent les ouvrages d'art qu'au point de vue de leurs formes, de leurs dimensions et de leur prix de revient. Nous devons ajouter quelques lignes sur leur décoration.

Les Compagnies, le Gouvernement même, recherchent plutôt dans l'étude des ouvrages d'art de chemins de fer la solidité et l'économie que l'élégance.

Ce serait de leur part cependant un tort véritable que de laisser entièrement de côté la question architecturale. Un grand pont ou un viaduc , placé dans l'intérieur d'une capitale ou aux abords, devient un monument qui doit plaire à l'œil et frapper l'imagination. Cette double condition peut d'ailleurs souvent être remplie sans un accroissement bien sensible de