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Aug 03, 2023

Des ponts

Le pont qui transporte la M4 sur la rivière Usk à Newport, dans le sud du Pays de Galles, est à première vue banal, mais on ne peut pas en dire autant des travaux en cours pour le réparer. Le pont mesure 143 m de long

Le pont qui transporte la M4 sur la rivière Usk à Newport, dans le sud du Pays de Galles, est à première vue banal, mais on ne peut pas en dire autant des travaux en cours pour le réparer.

Le pont est une structure en béton armé à cinq travées de 143 m de long. Construit dans les années 1960, son apparence est typique de l'époque, démentant son rôle de l'un des ponts les plus importants du Pays de Galles.

Le pont se trouve sur la principale artère menant à Cardiff, sur l’autoroute M4 – le fermer pour une durée indéterminée serait un suicide politique et créerait des ravages incalculables sur le réseau routier local environnant.

Usk de rivière WP 002531

Le pont à deux étages traverse la rivière Usk

Ainsi, lorsque des problèmes se sont révélés liés à sa structure, les consultants WSP et l’entrepreneur principal Costain ont dû faire preuve d’innovation pour trouver un moyen de mettre un terme aux dégâts.

Le problème résidait dans les charnières de poussée du pont, un produit exclusif conçu par le consultant Sir Owen Williams & Partners. Les articulations ont été placées aux points de contraflexion – des points où il n’y a aucun moment. Les joints ont été conçus pour permettre au pont de se plier et de fléchir tout en supportant à la fois la poussée et le cisaillement.

Pour ce faire, lors de la construction du pont, des fentes de 40 mm de large et 430 mm de profondeur ont été pratiquées en haut et en bas du tablier, laissant une fine bande de béton de 430 mm d'épaisseur au milieu. Pour supporter le cisaillement et la poussée, cette bande a ensuite été renforcée avec des barres de ciseaux de 32 mm de diamètre : deux paires de six, à travers le joint – trois en haut, trois en bas – avec trois barres droites horizontales passant par le centre. En théorie, lorsque le pont s'accrochait et s'affaissait, le mouvement serait compensé par l'espace.

Mais en raison d'une mauvaise construction, la fente n'était pas assez large par endroits et, à mesure que le tablier fléchissait, le béton en haut et en bas était écrasé par la force de compression des deux côtés qui se rejoignaient. Cela a à son tour délaminé le béton au niveau du renforcement.

Lorsque le tablier fléchissait, le béton en haut et en bas était écrasé par la force de compression des deux côtés qui se rejoignaient.

L'exposition résultante de ce renfort le laissait non seulement exposé aux éléments et à la dégradation, mais, plus important encore, signifiait qu'il n'était pas solidement maintenu en place par le béton, le laissant susceptible de s'arracher et rendant le joint susceptible de se briser à l'avenir. .

Une analyse de sensibilité sur la longueur de liaison d'ancrage requise a été réalisée par les ingénieurs de WSP. Elle a identifié que dans le pire des cas, la capacité des poutres de support du tablier coniques qui s'étendent entre les piliers diminuait rapidement une fois qu'une longueur critique était atteinte.

« Dans l'analyse, nous avons examiné ce qui se produit lorsque vous perdez la couverture ou l'ancrage de ces barres d'armature », explique Richard Owen, ingénieur principal en ingénierie civile, structurelle et du sol de WSP. « Nous avons constaté qu'il y aurait une rupture par cisaillement à l'arrière du détail de la charnière de poussée en raison de cette perte d'ancrage.

Nouveau bloc d'ancrage in situ et cintres pour tendons.jpg

Nouveau bloc d'ancrage in situ et cintres pour tendons

"Essentiellement, même si la charnière de poussée est solide en elle-même et que le renfort de la poutre est assez solide, c'est l'interface entre les deux qui nous préoccupe."

Ce seuil n'étant pas encore atteint, le gouvernement gallois a décidé de prendre des mesures pour empêcher un futur effondrement du pont.

Mais la réparation des joints a entraîné une toute nouvelle série de défis.

Une partie du problème provenait de la forme unique du pont. Il existe environ 100 ponts à charnières poussées en Angleterre et 15 au Pays de Galles et le tablier de ces structures a été formé à partir d'une dalle plate, le renforcement des joints étant réparti uniformément sur toute leur largeur. Dans ce cas, la dalle du tablier s'étend entre les poutres coniques qui s'étendent entre les piliers, de sorte que les charnières ont été limitées à la largeur des poutres.

Vue en perspective des barres d'armature de charnière de la rivière Usk

Image générée par ordinateur du renfort de charnière

Pour réparer correctement le joint du pont d'Usk, le béton entourant la zone endommagée a dû être enlevé et rétabli, mais cela aurait compromis la résistance du joint et, sans support supplémentaire, aurait provoqué l'effondrement du pont.