En 2022, nous avons déjà écrit un article intitulé « Les grands ponts sur la mer ». Nous avons envie de revenir sur ce thème en regardant de plus près un chef-d’œuvre et en apportant des documents autres.
Il faut être un sujet de sa Gracieuse Majesté Charles III pour savoir ce qu’est le « firth of Forth » et dans quelle ambiance il est né. À la fin du XIXe siècle, tout le monde joue au « Meccano » (beau jeu anglais qui n’existe pas encore, mais ne tardera pas) et les plus grands exploits techniques sont d’aller riveter, très haut dans le ciel, d’immenses constructions métalliques qui démontrent la puissance du pays constructeur. Le « tout tour Eiffel » (1889) des années 1880 précède le « tout béton » des années 1950 : les pays les plus puissants, les plus « avancés », comme on ne le dit pas encore, ce sont ceux dont les ingénieurs vont riveter parmi les nuages, loin au-dessus du sol. La France ? Certes. Les États-Unis ? Certes, aussi, mais le Royaume-Uni ? Surtout le Royaume-Uni.
Le Royaume-Uni se veut, au XIXe siècle, et excusez du peu, le premier pays du monde, et le soleil, dit-il, ne se couche jamais sur son empire. Il 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. Ce sera le cas avec cet impressionnant ouvrage qui permet à la ligne reliant Edimbourg à Aberdeen de franchir l’estuaire (« firth », in English) de la Forth, une petite rivière écossaise qui devient mondialement connue.
Attention à la prononciation de « firth » et de « Forth » : il faut d’abord manger un « scone » pour se donner du courage, boire une tasse de thé pour bien dégager la bouche, puis mettre la pointe de la langue entre l’arrière des dents de devant, et chasser de l’air. Il faut éviter de siffler ou de crachoter, ce qui fait très « lower class», voire travailliste, et compromet toute chance d’être invité à Buckingham.
Mais, pour ce qui est du sujet de cet article, et revenir aux années 1880, les Britanniques veulent croire dans les possibilités illimitées des techniques et construisent d’immenses ponts un peu partout dans leur empire.
Autour du berceau du « firth of Forth » : de bonnes fées bien intentionnées ?
Le « Caledonian Railway » (CR) est l’une des deux plus grandes compagnies ferroviaires écossaises. Créé en 1845, le « CR » ne vise qu’une très importante action : relier Glasgow au réseau britannique, Dès les années 1830, l’Écosse crée un réseau circulaire, dit « Ceinture centrale », mais souhaite le raccorder au réseau anglais naissant. Le « Caledonian Railway »met en service sa ligne principale entre Glasgow , Édimbourg et Carlisle en 1848. De ce fait, il s’allie au fameux « London and North Western Railway » anglais, qui relie Carlisle aux Midlands anglais et à Londres. Mais, rapidement, il atteint aussi les importantes villes que sont Édimbourg et Aberdeen. La belle aventure du « CR », avec ses locomotives bleues, se terminera en 1923, lors du fameux « Grouping act » créant quatre grandes compagnies britanniques. C’est ainsi que le « Caledonian Railway » est absorbé par le « London, Midland and Scottish Railway » et les locomotives deviennent rouge sombre, peintes avec le fameux « crimson lake » (laque cramoisie, oserons nous traduire). Aujourd’hui toujours, la « West Coast Main Line » perpétue la grande tradition de la brillante relation entre Londres et l’Écosse.
Le « Caledonian » (pour les intimes) n’eut pas une existence facile, faute de bien desservir l’ensemble de l’Écosse et plus soucieux de relier les grandes villes écossaises à Londres. Il s’efforça de sécuriser son territoire en sous-louant des lignes concédées à des compagnies locales ou nouvellement construites. Une concurrence féroce s’installe alors avec d’autres compagnies ferroviaires écossaises plus importantes, notamment la « North British Railway » et surtout la bien connue « Glasgow and South Western Railway » (GSWR). Le « Caledonian » n’eut pas une existence facile… mais il fut un peu moins malheureux avec un service de bateaux à vapeur sur le « Firth of Clyde », desservant les stations balnéaires des nombreuses îles écossaises. Le « GSWR » met en service, aussi, des trains de bateaux rapides ou « boat trains ». C’est ainsi que la « Caledonian Steam Packet Company » peut fonctionner et lancer ses bateaux sur les bras de mers et les lacs écossais.
En 1923, le « Caledonian Railway » apporte au « London Midland and Scottish Railway » quelques 57 millions de livres sterling (équivalent à 4,11 milliards de livres sterling aujourd’hui), et un réseau en voie unique de 2 827 miles (4 550 km).
Les tristes aventures d’un triste « sir ».
Rappelons que Thomas Bouch, un grand ingénieur, vient de réussir, en 1878, la construction du magnifique pont jeté sur l’estuaire de la rivière Tay (voir la carte en fin d’article). Large de 3.600 mètres, cet estuaire était jusque-là un obstacle pour l’importante ligne de chemin de fer reliant Londres à Édimbourg et à Aberdeen par la côte est. La reine Victoria, passionnée par les grandes réalisations techniques qui marquent son siècle, n’a pas manqué d’inaugurer un maximum de lignes de chemin de fer et de grands ouvrages d’art, et elle est présente à bord du train inaugural du 1er Juin 1878. Bouch, en guise de récompense, est anobli et devient « Sir Thomas Bouch ».
Noble, donc, et donc forcément compétent, Thomas Bouch se trouve tout naturellement désigné pour dessiner et construire un deuxième grand pont qui devra enjamber l’estuaire de la Forth. Ce deuxième pont sera situé au sud de celui de la Tay, et donnera le passage à la même ligne. Le nouveau pont mesurera 2766 mètres.
Thomas Bouch se met au travail. Mais le destin est en train de lui jouer un très vilain tour, car, le 28 Décembre 1878, en pleine nuit de tempête, l’aiguilleur du poste d’aiguillage de l’une des extrémités du pont de la Tay guette en vain le train venant du pont avant d’y engager un autre en attente, puisque le pont est en voie unique. L’aiguilleur attend, et puis il se décide à abandonner son poste pour aller à la rencontre du train, pris d’un sombre pressentiment…Bravant les bourrasques, il part à pied sur le pont et découvre, à la lumière de sa lampe, qu’une partie du pont est absente, les rails pendant dans le vide au-dessus des flots déchaînés. Une vision d’épouvante à laquelle il ne peut croire. Il revient vers son poste bouleversé et donne l’alerte, pensant que le train attendu est en train de rouler sur le pont et va se précipiter dans le vide.
Toutefois le train attendu en vain avait déjà disparu à jamais et 78 morts sont le triste bilan des calculs de Thomas Bouch et, aussi, de la mauvaise qualité des piliers en fonte. On repêcha quand même la locomotive du train, la N° 244 nommée « Wheatley », que le la compagnie remit en service ultérieurement, une fois le chagrin passé et les souvenirs oubliés, un sou étant un sou.
Le projet de John Fowler et Benjamin Baker.
Thomas Bouch ne construira donc pas le second pont, et il est remercié encore plus vite qu’il n’a été anobli, passant de « Sir Thomas Bouch » à un simple « Mister Bouch ». Deux autres ingénieurs le remplacent, John Fowler et Benjamin Baker. 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.
Comment faire un beau pont, et original en plus ?
Ce n’est pas qu’un pont : c’est tout un système. 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 du « 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.
La profondeur et la turbulence des eaux interdisent le classique système par échafaudage. C’est le pont lui-même qui en tiendra lieu et qui, somme toute, se construira de lui-même. Les ingénieurs appliquent le principe du porte-à-faux 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 », «Inch Garvie » et de « Queensferry ». La pile d’ « Inch Garvie », au centre de l’ouvrage d’art, est posée 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 « Forth », elle-même profonde, à cet endroit, de 61 mètres.
Les limites du progrès technique.
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 les effets des marées et une contrainte mécanique sur les caissons, lors de la construction. On trouva une poussée de 1100 tonnes vers le bas à marée basse et autant, mais en direction du haut, à marée haute.
L’utilité du pont du « firth of Forth ».
Le pont raccourcit de 111 à 75 km la distance séparant Édimbourg 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 Édimbourg 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 (au nombre de 75 à l’époque!), 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.
Caractéristiques techniques
Année d’inauguration : 1890.
Longueur : 2528,50 m.
Distance d’axe en axe des piles : 583,20 m
Diamètre des piles : 14,93 m
Ouverture maximale des arches : 570 m.
Hauteur moyenne au-dessus des eaux : 52 m.
Hauteur totale de la structure au-dessus des eaux : 112 m.
Hauteur totale au-dessus des fondations : 137 m.
Pression maximale du vent sur l’ensemble du pont : jusqu’à 8 000 t (273 kg/m2)
Poids de l’acier utilisé : 51 000 t
Poids total, maçonnerie comprise : 160 000 t
Nombre de rivets : 8 000 000
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