Structure et fonctionnement

Structure

Un pont suspendu comporte trois parties essentielles à savoir, les tours, les ancrages et les câbles. Les armatures de renforcement et la chaussée peuvent être partiellement ou totalement détruites sans causer l'écroulement du pont dans son entièreté.

Les matériaux utilisés pour la construction des tours sont la pierre de taille, l'acier et, le béton armé pour les pylônes les plus récents. Leur hauteur dépend de la flèche adoptée pour les câbles porteurs, flèche qui pour une raison financière doit être comprise entre 1/8 et 1/12 de la longueur de la travée principale (espace compris entre les deux tours). Les ancrages ayant pour fonction de sécuriser les extrémités des câbles, leur poids constitue un facteur fondamental. C'est pourquoi ils sont généralement réalisés en béton ou en maçonnerie sauf dans certains endroits favorisés où il est possible d'ancrer les câbles immédiatement dans la roche naturelle. Les câbles porteurs, élément clef de l'ouvrage, supportent le poids du tablier et donnent à la structure son caractère.

Ils sont constitués par l'assemblage en parallèle de fils en acier du diamètre d'un crayon, ou de plusieurs torons de fils enroulés en spirale.

Schéma récapitulatif qui présente les éléments principaux qui composent un pont suspendu

Si la chaussée est directement attachée aux câbles porteurs par des suspentes, la structure manque de rigidité et le pont suspendu apparaît dès lors comme une sorte de balançoire, sensible aussi bien à l'action de la circulation (véhicules, passage de trains, défilés militaires au pas cadencé,…) qu'à celle du vent ou de la pluie.

Risque de résonance

La mise en résonance d'un pont suspendu peut survenir lorsqu'une fréquence propre de l'ouvrage se voit excitée par l'une ou plus des charges dynamiques appliquées. Les phénomènes dynamiques engendrés par l'action du vent sur une structure souple peuvent être répertoriés en deux catégories:

• l'excitation directe de la structure par des vents extrêmes et aléatoires
• l'excitation par des vents relativement modérés mais sensiblement constants, pouvant prendre diverses formes, une excitation verticale du tablier par échappement tourbillonnaire alterné ou des oscillations autoentretenues à un (galop) ou plusieurs (flottement classique) degrés de liberté.

De telles vibrations induites sont à l'origine de nombreuses défaillances dont la plus célèbre reste celle du Tacoma-Narrows Bridge près de Seattle; ce pont s'écroula le 7 novembre 1940 alors que la vitesse du vent n'était pas excessive (18,71 m/s), mais celui-ci avait soufflé régulièrement durant les deux heures précédant la catastrophe.

Ce risque ayant induit une limite d’utilisation des ponts suspendus et n’ayant pas de solution universelle, on s’est orienté vers la recherche de nouvelles techniques pour les ponts de grande portée, ce qui a conduit à la conception des ponts à haubans.