Les grands ponts sur la mer : à la rencontre des premières limites techniques.

Dans les années 1880 et 1890, et malgré la catastrophe due à une tempête sur le grand estuaire de la Tay, le grand pont ferroviaire sur la mer est, par excellence, l’image même de la haute technologie de l’époque et, au début du XXe siècle, tous les petits garçons recevant le nouveau jeu « Meccano » qui vient d’être inventé par le Britannique Franck Hornby se mettent à construire des grands ponts de chemin de fer. La RGCF consacre à l’étude des grands ponts au moins un article ou une note dans chaque numéro, car l’enjeu est, à tous les sens du mot, de taille.

Le pont de la Tay, après sa destruction par une tempête le 26 décembre 1879 : un train de voyageurs entier fut englouti dans les flots. On ne retrouva que la locomotive qui, d’ailleurs, fut réparée et remise en service. Un sou était (déjà) un sou… Doc. L’Illustration.

Lorsque les premières grandes lignes de chemin de fer européennes sont ouvertes à partir des années 1860, les performances des trains sont telles que l’on songe à abandonner la navigation, trop lente et trop dépendante des vents et du temps qu’il fait en mer. e chemin de fer pourra-t-il relever le défi et se rendre partout où vont les navires en enjambant les estuaires, les bras de mer, voire les mers elles-mêmes ? Le transcontinental américain réduisant à 8 jours de trajet, en 1869, cet interminable voyage maritime de 6 mois par le cap Horn ou par la route d’est en ouest en « waggon » à boeufs, ou d’un mois en bateau par Panama, est un bel exemple de réussite, mais il s’agit d’une voie purement terrestre.

Le problème, avec la navigation, est qu’elle est lente : du temps de la voile, et jusqu’aux environs de 1860, le moindre voyage demande des semaines quand ce n’est pas des mois en mer. La navigation à vapeur augmentera quelque peu la vitesse, mais son principal apport est de faire cesser la dictature des vents et de rendre les navires performants et manœuvrables même par absence de vent. C’est uniquement sur ce point, et non celui de la vitesse pure, que les navires à vapeur peuvent se montrer supérieurs. Mais le nombre de jours sans vent ou par vent contraire est tel, pour une grande traversée en mer, que, déjà, c’est suffisant pour assurer le triomphe de la vapeur sur la voile. Toutefois, sur terre, le train va bien plus vite encore : et l’on songe à doubler les grands itinéraires maritimes par des lignes de chemin de fer.

Se mettant à courir le long des mers, le train est rapidement condamné à enjamber des estuaires ou des bras de mer, et, par la force des choses, les compagnies sont bien obligées, à partir des années 1870, de construire des ponts immenses. On pousse les limites de la haute technologie de l’époque au-delà des craintes fondées.

Le règne du bateau dure encore.

Dès les années 1850, des vitesses de l’ordre de 100 km/h sont atteintes par les trains rapides légers, remorqués en France par des locomotives Crampton, ou, en Angleterre, par les machines à voie large sur le « Great Western Railway ».  Ces trains se déplacent à des vitesses qui sont bien plus grandes que celles des navires les plus rapides, facilement quatre à cinq fois supérieures, ou plus encore. Pour les hommes d’affaires pressés, le courrier, les marchandises urgentes, le bateau est de moins en moins envisageable. Il perd ainsi définitivement son rôle de caboteur le long des côtes, de port en port, au fur et à mesure que les grandes lignes de chemin de fer se construisent et longent les mers par voie terrestre.

Pour ce qui est de la traversée des océans, comme l’Atlantique au tout premier chef, le bateau conserve toute sa suprématie puisqu’il n’est pas possible de creuser des tunnels sur des milliers de kilomètres : tout au plus quelques détroits, comme celui du Pas de Calais, semblent à portée de main à partir de la fin du XIXe siècle… Et encore, pour ce dernier exemple, il faudra attendre cent ans, soit jusqu’en 1994 pour voir circuler les premiers trains entre le Royaume-Uni et la France !

Pour les grandes traversées entre l’Europe et les Amériques, par exemple, le bateau a encore quelques décennies de tranquillité et de prépondérance absolue devant lui : c’est l’aviation commerciale qui, à partir de la Seconde Guerre mondiale, lui enlèvera définitivement ce marché pour ce qui est du transport des personnes et des marchandises urgentes.

Cependant la lenteur des bateaux est telle, à la fin du XIXe siècle, et la rapidité des trains est telle aussi, que bien des hommes d’affaires, des élus, des « grands décideurs » comme on ne les appelle pas encore, songent à tracer, sur les cartes, des traits tout droits, rejoignant les villes en enjambant des bras de mer, ou continents en utilisant des îles ou des isthmes. Ces traits sont des lignes de chemin de fer. S’il ne coûte pas grand-chose de faire des traits au crayon, la réalité, sur le terrain, est tout autre… et les coûts de construction de ces ouvrages d’art exceptionnels sera un défi pour les comptables des compagnies.

Dans les années 1920 et 1930, la construction des grands ponts américains reste la forme la plus passionnante des exploits techniques, notamment pour les jeunes lecteurs de « Meccano Magazine » : l’âge des fusées et des conquêtes spatiales n’est pas encore venu.
Catalogues et manuels de montage Meccano des années 1930 à 1950. Papa est un “X-Ponts” et veut que son fils en fasse autant…

La montagne et ses profondes vallées imposent, elles aussi, de grands viaducs.

Le développement du réseau français est très actif à la fin du XIXe siècle et de nombreuses régions, jusque-là ignorées par le chemin de fer, sont enfin desservies. Mais ces régions reculées sont très souvent montagneuses, et pour des lignes à faible trafic, il faut accomplir des prodiges d’audace que sont ces grands viaducs métalliques jetés par-dessus les cours d’eau du Massif-Central ou des Alpes, mais qui sont loin d’atteindre, par leur longueur, celle des ouvrages métalliques enjambant les estuaires ou les bras de mer.

C’est la naissance de ce que l’on appelle, à l’époque, le « troisième réseau français », celui des lignes secondaires et d’intérêt local, dans le cadre du plan Freycinet de 1877, avec 16 000 km de lignes nouvelles dont l’État prend en charge la construction. Toutefois, il y eut loin de la coupe aux lèvres, car une crise financière en 1882 oblige l’État à renoncer à ce projet et à en céder les lignes les plus intéressantes (ou les moins inintéressantes) aux compagnies privées qui « hériteront du bébé ».

Le paradoxe est que, au début de notre siècle, la France est suréquipée en voies ferrées eu égard à sa population. Entre 1880 et 1890, le réseau passe ainsi d’un total de 24 000 km à 34 000 km, les 10 000 km ajoutés n’étant que des petites lignes. S’il est vrai que beaucoup de ces petites lignes sont de modestes et économiques voies métriques ou étroites implantées le long des routes, il y a, malgré tout, quelques belles réalisations grandioses en voie normale impliquant la construction de très grands viaducs pour mener une ligne à voie unique jusque sur le plateau de Millevaches ou de part en part des départements de la Corrèze ou du Puy-De-Dôme….grâce à une solide tradition chez les élus locaux sachant susciter des décisions en haut lieu et obtenir les investissements qui vont avec !

Les grands viaducs du Massif-Central, comme ici celui de Garabit en 1884, enjambent des vallées profondes taillées dans les plateaux par des cours d’eau souvent modestes. Sur les estuaires et les bras de mer, les dimensions seront toutes autres.
Le viaduc du Viaur, mis en service en 1906 : un autre chef-d’œuvre dans le même genre. Voir le texte en fin de cet article.

Le « Britannia Bridge » : le premier grand pont moderne ?

Ce pont est certainement le premier pont moderne, utilisant une toute nouvelle technique qu’est la poutre tubulaire de section rectangulaire à l’intérieur duquel circulent les trains. Dommage pour les voyageurs qui ont ainsi droit à un parcours en tunnel qui ne leur permet pas de contempler le site splendide du détroit de Menai. Juste avant de rouler à l’intérieur du « tube », ils pourront cependant remarquer l’ornementation architecturale : qui comporte un vaste appareillage en pierres de taille de style « égyptien » !

Robert Stephenson reçoit de son père, Georges Stephenson, le constructeur de locomotives bien connu, reçoit, en 1823 et à l’âge de 20 ans seulement, la direction de l’entreprise familiale qui devient alors la célèbre « Robert Stephenson & C° ». Sa santé lui pose de nombreux problèmes et l’oblige à un long voyage en Amérique du Sud, d’où il revient en 1827.

Vers 1840-1850 un certain nombre d’ingénieurs se lancent dans la construction de ponts à poutre tubulaire. En général ces ponts sont formés non pas véritablement d’un tube métallique, mais plutôt d’une cage de section rectangulaire construite soit avec des poutrelles, soit sous la forme pleine – cette dernière étant plus rare. Les ingénieurs partisans de la poutre pleine pensent qu’il est plus simple de fabriquer des poutres en tôles épaisses, formant de véritables tubes fermés et de section carrée, et que l’on peut apporter sur place par voie d’eau. Il ne reste plus qu’à les hisser sur les piliers de pierre qui les supporteront. C’est ce qui est fait pour le fameux pont du détroit de Menai, reliant l’île d’Anglesey au Pays de Galles.

Une autre difficulté est le refus total et sans conditions, de la part de l’Amirauté, d’interrompre le libre passage des navires dans le détroit, la sécurité du Royaume-Uni reposant, comme on le sait, sur sa flotte de guerre et la liberté de ses évolutions… Il n’est donc pas possible de faire un échafaudage, et la seule solution est de construire des piles en maçonnerie sans lien entre elles, puis de pousser par-dessus les piles, d’un sommet sur un autre, la poutre tubulaire en assurant sa mobilité par des galets de roulement. Cette technique du poussage du tablier métallique sera, d’ailleurs, très utilisée pendant l’ensemble du XIXe siècle pour la construction des ponts métalliques comportant des piles en maçonnerie.

Commencé en 1847, le pont est terminé en 1850 et les deux poutres tubulaires jumelles, chacune contenant une voie, sont posées rapidement. Le précieux passage des navires n’est pratiquement pas interrompu, selon les souhaits de la marine britannique. Les poutres pèsent 1800 tonnes, pour les plus longues, et 1000 tonnes pour les plus courtes. Le pont enjambe le détroit et laisse un passage maximum pour les navires.

Le pont reçoit le très pompeux nom de « Britannia Bridge » qui, somme toute, va très bien avec le style très surchargé des piliers et la présence de deux lions à chaque extrémité. Mais le tout ne manque pas de charme et même d’élégance, et le pont, très robuste, commence une longue carrière, supportant des trains de plus en plus lourds.

Hélas, le pont n’existe plus aujourd’hui, car il est détruit partiellement par un incendie en 1970 : il s’agit de jeux de jeunes garçons qui se sont amusés à faire brûler des poutres de bois. Triste conséquence : le pont doit être totalement démonté, les piliers et les poutres ayant trop souffert de l’incendie et ne pouvant être réemployés.

Le « Britannia Bridge » inaugure, dès 1850, l’ère des grands ponts sur les mers.
Train du « London & North Western » sur le très « pharaonique » Britannia Bridge. Notons que le train circule dans le tube de section rectangulaire. La solution du tube circulaire sera celle de l’ingénieur Isambard Kingdom Brunel pour son pont du Royal Albert Bridge ouvert en 1859 au service du Cornwall Railway,

Le Pont de la Tay : le « Titanic » des grands ponts, la première catastrophe.

La catastrophe du pont de la Tay, le 28 décembre 1879, fut ressentie comme un avertissement de modestie et de prudence donné aux ingénieurs du monde entier qui commencent à douter de la valeur de ces grands ponts immenses et audacieux jetés entre le ciel et l’eau avec la seule conviction de la confiance en la résistance des matériaux. Après la catastrophe, les ingénieurs se mirent à calculer, avec finesse, les effets de la force des vents, de la flexion de l’acier, des effets et des contraintes mécaniques engendrés par le passage de trains de plus en plus lourds, du travail du métal et de son vieillissement. L’expérience venait.

On ne parle pas encore de réchauffement de la planète dans ces siècles passés, mais, déjà, la nature s’oublie parfois. Le 28 décembre 1879, une très violente tempête souffle du sud-ouest sur le nord de la Grande-Bretagne, et les vents atteignent 150 km/h, estime-t-on à l’époque. Un train quitte la petite gare de Burntisland à 16h15, assurant en outre une correspondance avec le train en provenance d’Edimbourg, et permettant aux voyageurs de prendre le ferry de Granton. Le train assure un arrêt à St Fort à 19h13, et s’engage sur la ligne menant au pont de la Tay, ralentissant à la hauteur du poste d’aiguillage pour prendre au passage le témoin permettant la circulation en voie unique sur le pont. Ce témoin est une tablette ou un bâton, dit alors « bâton pilote », servant à garantir la sécurité des mouvements en voie unique, car le pont de la Tay est bien en voie unique et constitue un « goulot d’étranglement » sur la ligne d’Édimbourg à Dundee et à Aberdeen.

Plus personne ne reverra le train. L’aiguilleur Smith posté à l’autre extrémité du pont, quelques kilomètres plus loin, attend en vain le train pour récupérer le témoin et le donner au mécanicien d’un autre train en attente d’engagement en sens inverse sur le pont. Accompagné du chauffeur Robertson descend de la locomotive de ce train en attente, et il part sur le pont. La violence du vent est telle que les deux hommes doivent ramper, se cramponnant comme ils peuvent.

Dans la nuit noire, la main de Smith suit le tablier et les rails, mais trouve subitement le vide sous ses paumes. Smith allume une lampe, et dans une brève lueur lunaire entre deux nuages, le désastre se révèle : treize travées ont disparu et seuls quelques piliers de fonte brisés dépassent encore des socles de maçonnerie.

Long de 3 310 m, formé de colonnes de fonte supportant un très long tablier en acier, le pont s’est bien effondré sous le poids d’un simple train formé d’une locomotive et de six voitures. La tempête a, sans nul doute, joué son rôle pour que l’événement se fasse à cette date là plutôt qu’à une autre, mais le pont s’est écroulé très exactement sous le train et nullement ailleurs. La brèche formée ne concerne que treize travées, le reste du pont restant entièrement intact. L’enquête a bien incriminé les fournisseurs de fonte Hopkins, Gilkes & C°.

Les photographies prises après la catastrophe, et reproduites sous forme de gravures dans la presse anglaise ou internationale, montrent bien le pont resté entier sur l’ensemble de sa longueur, et la brèche ouverte par le train : les colonnes de fonte de cette brèche sont cassées à différentes hauteurs. Un nouveau pont est construit en 1887 par les ingénieurs Barlow père et fils : il comporte un tablier à deux voies posé sur des piliers en maçonnerie. C’est simple, c’est solide, et de bien plus terribles tempêtes se sont succédé depuis sans que ce pont ait cédé.

La gloire éphémère de l’anobli Sir Thomas Bouch.

Ce distingué ingénieur de Sa Majesté vient de réussir, en 1878, la construction du grand pont de l’estuaire de la rivière Tay, pour la ligne de chemin de fer Londres-Édimbourg-Aberdeen par la côte est. La reine Victoria, qui s’intéresse beaucoup aux chemins de fer et aux grandes réalisations techniques qui marquent son siècle, est présente à bord du train inaugural du 1ᵉʳ juin 1878, en route pour le château de Balmoral, et, le pont ne s’étant pas écroulé sous les roues du train royal, Thomas Bouch est anobli séance tenante.

Il est donc normal que l’on fasse appel à un aussi éminent ingénieur, bien en cour à tous les sens du terme, pour dessiner et construire un deuxième grand pont qui devra enjamber l’estuaire de la Forth, situé au sud de celui de la Tay, et qui donnera le passage à la même ligne.

Thomas Bouch se met au travail pour son deuxième grand chef d’oeuvre. Mais, le 28 décembre 1879, le pont de la Tay s’effondre en pleine tempête sous un train et 78 voyageurs payèrent de leur vie les mauvais calculs de Thomas Bouch et surtout la mauvaise qualité des piliers en fonte. Inutile de dire que Thomas Bouch est remercié encore plus vite qu’il n’a été anobli, et que le deuxième pont sera désormais confié à un autre ingénieur…

Après la catastrophe : la recherche des 78 voyageurs disparus dans les eaux. Doc. L’Illustration.
La seule « survivante », si l’on ose dire : la locomotive type 220 du « North British Railway». Récupérée et remise en service, toute honte bue aussi rapidement qu’une tasse de thé.

La RGCF témoin de ce désastre et ce qu’elle en dit.

Dans son numéro de mars 1880, la Revue Générale des Chemins de Fer décrit le désastre et fait état, en attendant que l’enquête officielle ne vienne les éclairer, de deux hypothèses possibles : la poussée latérale du pont sur des piliers hauts et étroits et n’offrant qu’un « fruit » réduit et les renversant, ou le déraillement du train sous l’effet du vent et endommageant alors le pont. La RGCF rappelle que les travaux ont été menés sans reconnaissances et sondages approfondis, le site étant choisi seulement en fonction de critères d’absence de gêne pour le port, et que les travaux ont souvent été arrêtés par destruction de ce qui était déjà construit, ceci sous l’action du vent et des tempêtes : dès le 2 février 1877, pas moins de 44 mètres de travée tombent dans la rivière, leur poids ayant fait céder les piliers. La marée et la vitesse du courant, dans l’estuaire, sont très violents, et ont beaucoup gêné les travaux sans que, apparemment, les ingénieurs s’en soient inquiétés. Le jour de l’accident, la vitesse du vent a atteint, d’après la RGCF, 144 km/h donnant une pression de 200 kg/m² sur l’ouvrage, mais on a pu prouver que cette pression a pu atteindre 409 kg/m² par endroits « pour une vitesse moyenne de 495 km/h » est-il imprimé en bas de la page 169 dans une note : sans doute est-ce une coquille d’impression, et il faut lire 195 km/h.

Toujours est-il que la commission d’enquête, dont les travaux sont exposés dans le numéro de septembre 1880 de la RGCF, répond à pas moins de 17.900 questions… et les réponses mettent bien en question la mauvaise conception des contreventements et la mauvaise qualité des travaux, mais la qualité des matériaux ne sont pas en cause. Le manque de surveillance de l’ouvrage, après sa mise en service, et la vitesse excessive des trains ont aussi joué leur rôle. En tout cas, dit la commission, le pont a été mal conçu, mal construit, mal surveillé, mal entretenu.

Le pont du « Firth of Forth » : la foi dans les techniques retrouvée.

Le Royaume-Uni est, au XIXe siècle, le premier pays du monde et le soleil, dit-il, ne se couche jamais sur son empire. C’est le berceau de la Révolution industrielle, donc il est le créateur de l’économie moderne et de la puissance industrielle. Le génie des ingénieurs anglais, l’audace de leurs grandes réalisations techniques étonne le monde entier, comme cet impressionnant ouvrage qui permet à la ligne reliant Édimbourg à Aberdeen de franchir l’estuaire (en anglais, « estuaire » se dit « firth ») de la Forth, une petite rivière écossaise qui devient mondialement connue. Les Britanniques veulent croire dans les possibilités illimitées des techniques et le « Meccano » assurera tout le volet éducatif de cette vision du monde.

Thomas Bouch ne construira donc pas ce pont, nous savons pourquoi, et deux autres ingénieurs, John Fowler et Benjamin Baker sont nommés à sa place. Ils arrêtent le chantier immédiatement et reprennent tout à zéro, faisant table rase du pont suspendu envisagé par leur prédécesseur. Ils abandonnent le principe des piliers en fonte très à l’honneur à l’époque, et utilisent le principe dit du « cantilever », ou du balancier : le pont est formé d’une succession de trois balanciers en équilibre selon le principe des grues à double volée, soutenant deux tabliers intermédiaires les rejoignant entre eux. Les travaux sont adjugés à l’entreprise Tranced, Arrol & Cie pour l’équivalent de la somme de 40 millions de francs et sont commencés en janvier 1883.

Deux tours massives en pierre pèsent de tout leur poids à l’extrémité des deux balanciers extrêmes. Ces trois balanciers, ainsi, peuvent supporter les deux tabliers intermédiaires, et former une voie continue établie à 52 mètres environ au-dessus des eaux de la Forth. Le pont est long de 2 529 m. Les deux ouvertures des arches centrales sont de 570 mètres chacune, ce qui, sur ce point, met le pont de la Firth of Forth devant les plus grands ponts américains de l’époque, celui du Bay Bridge de San Francisco compris. Deux viaducs d’accès sont établis sur les rives et sont constitués de 15 travées d’une ouverture de 51,20 mètres, d’une part, et, d’autre part, de 5 travées d’une ouverture de 7, 60 mètres. (Voir les documents en fin d’article)

La profondeur et la turbulence des eaux interdisent le classique système par échafaudage. C’est le pont lui-même qui en tiendra lieu. Les ingénieurs appliquent le principe du porte-à-faux en équilibre, c’est-à-dire qu’ils font construire d’abord des grands pylônes en acier, puis ils font ajouter de part et d’autre des pylônes des pièces en encorbellement qui partent au-dessus de l’eau, mais toujours en s’équilibrant. Peu à peu les parties en encorbellement de deux pylônes voisins, venus à la rencontre l’un de l’autre par-dessus les eaux, finissent par se toucher et permettre la construction définitive de l’arche. Les piles des viaducs d’accès reposent sur le rocher, sauf deux piles qui ont dû être fondées au moyen de caissons.

Les trois piles centrales sont connues sous les noms de Fives, d’Inch Garvie et de Queensferry. La pile d’Inch Garvie, au centre de l’ouvrage d’art, est fondée sur une île rocheuse. Chacune de ces piles repose sur quatre massifs cylindriques en maçonnerie reposant sur le rocher et ayant un diamètre de 18 à 21 mètres à leur base et de 14 mètres à leur partie supérieure. Pour la pile de Queensferry, on dut résoudre le problème posé par un fonds vaseux sur une épaisseur variant de 6 à 10 mètres recouvrant l’argile dont le banc s’incline vers le milieu de la rivière du Forth, elle-même profonde, à cet endroit, de 61 mètres.

Inauguré par le roi Edouard VII le 4 mars 1890, le pont du Firth of Forth est toujours debout aujourd’hui. Il reste un chef d’œuvre très admiré et fait oublier toutes les craintes qui ont entouré sa construction. La catastrophe du pont de la Tay, à l’époque, fut très vivement ressentie comme un avertissement donné aux ingénieurs du monde entier, tout comme celle du « Titanic » en 1912 : l’audace technique des hommes venait de trouver ses limites, ses failles. Il semble que ce fut la fin de ces grands ponts immenses et audacieux jetés entre le ciel et l’eau avec la seule conviction de la confiance en la résistance des matériaux.

Les ingénieurs se mirent à calculer, avec finesse, les effets de la force des vents, de la flexion de l’acier, des effets et des contraintes mécaniques engendrés par le passage de trains de plus en plus lourds, du travail du métal et de son vieillissement. C’est ainsi que, sur le pont du Firth of Forth, on calcula avec précision que les effets des marées créaient une contrainte mécanique sur les caissons, lors de la construction, avec une poussée de 1100 tonnes vers le bas à marée basse et d’autant, mais en direction du haut, à marée haute.

Le pont raccourcit de 111 à 75 km la distance séparant Edimbourg et Perth, et le trajet est réduit à une durée d’une heure au lieu de 2 h 20. Le pont réduit le trajet Londres à Edimbourg d’environ une heure et demie, et évite, pour les voyageurs des trains, les traversées en bac à vapeur qui se faisaient jusque-là. Selon la pratique britannique de l’époque qui demande de nombreuses actions communes entre compagnies concurrentes, quatre compagnies anglaises ont réuni leurs efforts pour financer le pont : le « North British », réseau sur lequel le pont est situé, le « North Eastern », le « Midland », et le « Great Northern ».

Le principe du pont du Firth of Forth expliqué à tous : prenez deux collègues de bureau, deux balais, deux chaises, deux palettes de briques… et demandez à Monsieur le Président-Directeur-Général de s’asseoir au milieu. S’il ne tombe pas, vous serez plus près de l’augmentation que de la porte. S’il tombe… c’est l’inverse.
Trois étapes de la construction du pont : très « équilibrées » à tous les sens du terme.

Les techniques des grands ponts sur la mer à la fin du XIXe siècle.

Quand la RGCF est fondée, les techniques de l’époque sont les ponts et viaducs à poutres droites. Les États-Unis ont construit les premiers grands viaducs de ce type, consistant en une travée métallique reposant sur des piles, elles-mêmes aussi, métalliques, comme celui de Poughkeepsie, sur l’Hudson,  long de 1 550 m avec 5 travées de 160 m d’ouverture.

En France on conserve, au début du siècle, les piles en maçonnerie supportant une travée métallique, ce qui n’est toujours pas satisfaisant pour les grandes traversées par dessus les eaux. C’est le cas du viaduc des Fades construit en 1901 par les Ets Cail, et faisant passer la voie unique de la ligne Volvic-Lapeyrouse à 132,5 m au-dessus de la rivière la Sioule. Les deux travées latérales ont été montées sur des échafaudages, puis l’établissement de la travée centrale a été effectué par la technique dite du « lançage » consistant à en faire rouler, sur les travées déjà posées, les deux moitiés à la rencontre l’une de l’autre.

Les viaducs à arc, apparus durant les deux dernières décennies du XIXe siècle, sont un accomplissement en la matière et permettent d’enjamber des estuaires ou des grands fleuves. Par exemple, le viaduc à arc de l’ingénieur Boyer, construit sur le site de Garabit dans le Massif Central, est inspiré des principes de l’ingénieur Eiffel. La RGCF lui consacre de nombreux articles enthousiastes et très documentés, illustrés par des planches couleurs qui de déplient jusqu’à six fois ! Ce qui demande, pour la lecture de la RGCF, un grand bureau au format « ministre », mais la qualité et le niveau hiérarchique de certains lecteurs fait que cette lecture est possible sur le bureau dont les dimensions sont à la hauteur de l’article.

Long de 564 m, dont 448 pour la partie métallique, il est flanqué de deux viaducs en maçonnerie de 46 et 70 m de longueur. Il se compose d’un tablier à poutres droites, dont les extrémités reposent sur 2 culées en maçonnerie, et qui est supporté dans ses parties intermédiaires par des piles métalliques, et d’un grand arc central de 165 m d’ouverture. La hauteur du rail au-dessus de la rivière Truyère est de 122,30 m (soit celle des tours de Notre-Dame à Paris). Il a couté 3 100 000 fr à l’époque (1888), soit 95 Fr. par mètre superficiel : les viaducs en maçonnerie contemporains ont coûté environ 150 Fr. par mètre superficiel : le viaduc entièrement métallique est de 30 à 40% moins cher.

Le superbe et très fin viaduc du Viaur est un autre exemple de réussite architecturale dans ce domaine. Construit par la société des Batignolles sur la ligne de Carmaux à Rodez, comporte un arc central d’une portée de 220 m et d’une hauteur de 133 m. Il est constitué de 2 ossatures symétriques s’arc-boutant à la « clé » de voûte et reposant, à leur autre extrémité, sur des points d’appui en maçonnerie à la manière des ponts cantilever.

La construction de l’ensemble de ces ouvrages d’art exceptionnels est particulièrement bien suivie par la RGCF qui veut en eux, et à juste titre, un sommet dans l’art des techniques de l’ingénieur et une manière pour le chemin de fer de gagner en vitesse et de réduire les temps de trajet à une époque où l’on ne dispose que de la traction vapeur et de ses performances très relatives pour ce qui est de l’augmentation des vitesses et des tonnages.

Un grand pont ferroviaire des années 1930 : Le « Bay Bridge ».

Le pont du « Bay Bridge » relie Oakland à Sans Francisco et il est, avec ses 7200 m, l’un des plus grands ponts suspendus au monde. Il est, effectivement, formé de deux ponts qui ont un appui intermédiaire sur l’île de Yerba Buena. Il donne passage à l’autoroute Interstate 80 qui génère un trafic d’environ 280 000 véhicules par jour sur ses deux niveaux et il a longtemps été un pont à la fois routier et ferroviaire. Ce chef dchef-d’œuvre’œuvre de l’architecte Ralph Modjeski a été inauguré le 12 novembre 1936, six mois avant le Golden Gate Bridge qui est un autre pont de San Francisco sans nul doute beaucoup plus célèbre mais purement routier.

À l’origine, les voies de circulation routières se trouvaient toutes au niveau supérieur. On trouvait à l’étage inférieur trois voies routières pour les poids lourds et deux voies ferrées utilisées conjointement par les réseaux ferrés du « Southern Pacific » (East Bay Electric Lines) et du « Sacramento-Northern Railway » avec caténaire, et par les tramways interurbains du « Key System » avec un troisième rail conducteur.

L’exploitation ferroviaire débute le 23 septembre 1938. Après 1941 seuls les tramways du « Key System » circulent sur le « Bay Bridge », ceci jusqu’en avril 1958, date à laquelle tout service ferroviaire fut supprimé sur le pont. Toutes les voies ferrées sont démontées.

À la suite du séisme de Loma Prieta de 1989 qui entraîne un effondrement du côté est, on pense reconstruire un nouveau pont parasismique à côté de l’ancien. Le budget sera de 6,4 milliards de dollars. Les travaux démarrent en 2002, avec deux fois 5 voies toujours sur deux niveaux. Le 2 septembre 2013, le nouveau pont est en service. L’ancien pont est démoli en 2014.

Le Bay Bridge dans la baie de San-Francisco, état actuel.

La classification des grands ponts de chemin de fer.

Dans les traités de construction des chemins de fer du XIXe siècle, les ingénieurs distinguent deux catégories d’ouvrages d’arts : les ouvrages d’art ordinaires et les ouvrages d’art exceptionnels.

Les ouvrages d’art ordinaires comprennent d’abord les ouvrages destinés à l’écoulement des eaux que sont les ponceaux et aqueducs exécutés sous les remblais des lignes. Ensuite ils comprennent les ouvrages destinés au rétablissement des communications interrompues par le passage de la ligne: les passages inférieurs (ou « ponts-rails » aujourd’hui) et les passages supérieurs (ou « ponts-route ») en maçonnerie ou métalliques, et les passages à niveau.

Une deuxième catégorie comprend les ouvrages d’art exceptionnels: d’abord les grands ponts et les viaducs qui peuvent être en maçonnerie, ou métalliques, ou incluant les deux techniques de construction. Enfin les souterrains (appelés « tunnels » par le grand public) forment la 3e catégorie des ouvrages exceptionnels.

Quelques ponts historiques sur les eaux, d’une longueur supérieure à 1000 mètres :

Nom éventuelEmplacementLong.Date.Site, et/ou pays
Lucin Cut-offGrand Lac Salé162001904+1950Utah, États-Unis
Pont de l’ØresundMer Baltique78452000Danemark-Suède
Pont Huey P. LongMississippi70821935Nouvelle-Orléans, États-Unis
Pont EstGrand Belt67901998?Ile de Sprogo, Danemark
Pont de NanyingYangtsé67721968Nanying, Chine
Pont OuestGrand Belt66121998?Ile de Sprogo, Danemark
Viaduc de Londres à Greenwich*60001836Ixindres, Royaume-Uni
Pont du Hell Gate*58621917New York, États-Unis
Viaduc d’OrvietoRivière Paglia53751980Orvieto, Italie
Rivière Savannah*36921909Caroline du Sud, États-Unis
Pont du ZambèzeZambèze36781934Mozambique
Lagune de Venise*36031846Venise, Italie
Tay BridgeTay35521887Ecosse, Royaume-Uni
Pont de Storstrom*32121937Danemark
Pont VictoriaSaint-Laurent31351859Montréal, Canada
Upper Sone BridgeSone30641900Indes
*Ohio30111929États-Unis
Pont de ChengchowFleuve Jaune30091905+1950Chengchow, Chine
Nouveau pont de ChengchowFleuve Jaune28991950Chengchow, Chine
*Godavari27721900Indes
Forth BridgeEstuaire de la Forth25291890Ecosse, Royaume-Uni
Pont Benjamin-FranklinDelaware25271926Philadelphie, États-Unis
RendsburgCanal de Kiel24541920Allemagne
St-Charles BridgeMissouri24001936États-Unis
Cairo BridgeOhio23961899Cairo, Illinois, États-Unis
*Amour23001916Khabarovsk, URSS
*Newark Bay22591926New Jersey, États-Unis
Viaduc de CubzacDordogne21981886Cubzac, France
*Mahanadi21061900Indes
*Salado20441892Santa-Fé, Argentine
IzatGange19451905Allahabad, India
Havre de GrâceSusquehanna18771910Maryland, États-Unis
HardingeGange17981915Bangladesh
Pont de SantiagoDulce17881891Santiago del Estera, Argentine
Pont de la RakaiaRakaia17441939Nouvelle-Zélande
Martinez-Bernicia BridgeBaie de San-Francisco17081930Californie, États-Unis
Pont de WuhanRivière du Yangtsé16701957Wuhan, Chine
LethbridgeOldham River16231909Alberta, Canada
Louisville BridgeOhio16041918Louisville, Kentucky, États-Unis
Smith Mémorial BridgeHudson16021924New York, États-Unis
Sanspoint BridgeLac du Pend d’Oreille14531902Sanspoint, Idaho, États-Unis
Pont de BatrakiVolga14381880Russie
Pont de MordykHollandsch Diep14001880Pays-Bas
Pont de PittsburghOhio13881933Pittsburgh, États-Unis
Pont de la FujiFuji13731964Japon
Viaduc du SacramentoSacramento1325*Californie, États-Unis
Pont de Wiïrzburg*13151991Wurzburg, Allemagne
Pont de MemphisMississippi12351917Memphis, Tennessee USA
John Fox Viaduct*12291989Rogers Pass, Canada
Pont du Fleuve Jaune,Fleuve Jaune12251911Tsinan, Chine
Pontd’AvaRivière Irrawaddy12031934Ava, Myanmar
Viaduc du Cheyenne RiverCheyenne11771908Viaduct Valley City, États-Unis
Pont de Weldon*11651910Weldon, États-Unis
Pont du SusquehannaSusquehanna11611902Rockville, Pennsylv, États-Unis
Pont du port de Sydney*11491932Sydney, Australie
Pont de Saint-JoaoDouro10291991Oporto, Portugal
Pont de Fort MadisonMississipi10201927Fort Madison, lowa, États-Unis
Pont de la baie de St-Louis*10151908St-Louis, États-Unis.

La ligne de Key-West (voir l’article qui lui est consacré sur ce site-web « Trainconsultant ».
Le « Lucin Cut Off » sur le Grand Lac Salé construit en 1904 et remanié en 1950 : le plus long pont du monde d’alors avec ses 16 200 mètres. Noter l’usage du bois qui en fait plutôt un « Trestle bridge ».

Et pour conclure : le pont de l’Øresund.

Ce pont est la plus grande réalisation récente dans le genre, avec son prolongement par une île puis un tunnel, et il relie les villes de Malmö en Suède et de Copenhague au Danemark. Ce pont est à deux niveaux : sur la partie supérieure se trouve l’autoroute E20, et sur la partie inférieure la ligne de chemin de fer reliant Copenhague à Malmö. Le pont traverse la frontière, mais grâce aux accords dits de Schengen, le franchissement de la frontière reste libre.

Le chantier a démarré en 1995 et s’est achevé le 14 août 1999, et l’inauguration officielle s’est faite le 1er juillet 2000. La rentabilité a été faible initialement, mais entre 2005 et 2006, le trafic a fortement augmenté du fait des trajets quotidiens de travailleurs frontaliers donnant 25 millions d’utilisateurs dans l’année avec 15,2 millions en voiture ou en bus et 9,6 millions en train. La frontière est à 2,5 km de l’ouest et 5,3 km de l’est du pont.

Techniquement la longueur totale du pont est de 7 845 m. Mais l’exploit est le tronçon de 1092 m suspendu à 160 câbles, à 61 mètres au-dessus de la mer.  La masse totale est de 82 000 tonnes. Conçu par Georg Rotne et avec une structure créée par Arup, ce  pont possède l’un des plus longs tabliers suspendus par haubans au monde, avec 490 m de long. Il est constitué de 4 pylônes, mesurant chacun 204 m, à deux jambes reliées entre elles par une poutre transversale placée sous la chaussée. Le tirant d’air maximal est de 57 m ce qui est suffisant pour la quasi-totalité des navires. La voie ferrée (deux voies) est sous l’autoroute (quatre voies).

Une île artificielle a dû être créée pour faire la transition entre le pont et le tunnel. Longue de 4 km et large quelques centaines de mètres, elle est située sur le territoire danois et elle est devenue une réserve naturelle inhabitée.

Le tunnel Drogden a été imposé par la proximité de l’aéroport de Copenhague. Il a une longueur de 4 050 m, dont 3 510 mètres sous l’eau, sans compter un tunnel d’accès de 270 m.

Le chemin de fer est à double voie sur l’ensemble du pont et autorise une vitesse de 200 km/h, mais  réduite sur la partie danoise dans le tunnel. La ligne est électrifiée en 25 kV 50 Hz AC comme au Danemark. La signalisation est suédoise sur le pont et danoise dans le tunnel. Le sens de marche se fait à droite comme au Danemark avec saut de mouton à Malmö. Le transport de voyageurs est opéré par la société ferroviaire suédoise « SJ » et la société dano-écossaise « DSB-First ». Le matériel moteur est du type bicourant pour les relations Copenhague-Malmö-Sud de la Suède. Il y a un train toutes les 20 minutes environ dans la journée et un toutes les heures la nuit pour chaque direction. La « SJ »engage ses rames X-2000 et des trains « InterCity » passant par le pont à destination de Göteborg ou Stockholm. Une gare près de l’extrémité Ouest permet de desservir l’aéroport de Copenhague.

Le pont de l’Øresund : schéma montrant le tunnel, l’île artificielle, et le pont proprement dit.
Le profil de la ligne.
Le pont de l’Øresund. L’ile artificielle et l’entrée du tunnel sont sur la droite du cliché. Doc. Wikipedia.

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