Reconstitution d’un pont ferroviaire

La plateforme

                       La plateforme est constitué par le sol naturel sur laquelle se posera la superstructure de la voie, ou par le corps de remblai confectionné pour la construction de la voie. Elle joue principalement le rôle de couche de forme recevant la contrainte venant de la superstructure et en même temps sert comme couche de liaison entre la superstructure et le sol naturel. La plateforme est comparable à celle de la plateforme routière avec un taux de compactage de :
− 95 % OPM sur une épaisseur minimale de 0,50 m pour la couche de forme.
− la plus grande valeur entre 90 % OPN et 95 % OPM pour le corps de remblai.

Les organes de liaison des rails

                  Les barres de rails sont assemblées entre eux par l’intermédiaire des éclisses, et entre deux rails consécutifs doit être aménagé un espace appelé joint. L’ouverture des joints est fonction de la longueur des rails, de coefficient de dilatation linéaire, de la température de pose et enfin de la température maximum observée dans la contrée considérée. En effet, les joints encore nommés joint de dilatation ont pour rôle de permettre la dilatation linéaire des rails pour éviter la compression et le flambement de ces derniers lorsqu’ils sont soumis aux fortes températures. Les joints sont distingués selon leur emplacement :
Joint suspendu ou en porte-à-faux : ce type de joints se place entre deux traverses consécutifs. Beaucoup de pays utilise ce type de joint appelé encore joint élastique. On emploi ce type de joint à Madagascar.
Joint appuyé : contrairement au premier, les joints se posent sur les traverses. On l’appelle ainsi joint rigide. Ce dernier présente un inconvénient dans les travaux de bourrage des zones de joint.
Selon leur plan de pose on distingue :
Les joints en équerre ou joints concordants : les joints de deux files de rails sont perpendiculaires à l’axe de la voie. On utilise les joints en équerre à Madagascar.
Les joints chevauchés ou alternés : contrairement au joints en équerre, elles sont disposés en quinconce.
Les éclisses sont des les éléments qui assurent l’assemblage de deux barres de rails consécutifs. Ainsi elles doivent avoir une résistance à la déformation plus proche de celle des rails. Elles doivent empêcher les mouvements verticaux et latéraux des extrémités des rails tout en permettant la dilatation. De ce fait, elles supportent des efforts importants (efforts transversaux et verticaux). Pour assurer cette fonction, il faut que les éclisses soient coincées entre le patin et le champignon des rails. Elles sont fixées sur les rails par des boulons. On distingue des éclisses à deux, quatre et six trous. Les éclisses peuvent être plates ou cornières suivant leur type. A Madagascar, on utilise les éclisses cornières dont les fixations sont assurées par des boulons.

Caractéristiques de la voie en alignement

                   L’écartement de la voie est la distance mesurée à 12 mm au dessous du plan de roulement et perpendiculaire aux rails. En alignement, l’écartement de la voie doit être constant avec une marge. A Madagascar la valeur de l’écartement est de 1000 mm. Dans les alignements les rails sont disposés avec une inclinaison vers l’intérieur à l’aide des semelles spéciales. Il faut laisser un espace vide entre le boudin et le champignon du rail afin de diminuer la résistance au mouvement de l’usure des rails et de la roue, les rails doivent être disposée sur le même niveau.

Situation du trafic sur la ligne TA avant 2000

               A cause de la dégradation considérable des infrastructures ferroviaires ainsi que les matériels roulants, les années 1990 à 1998 sont marquées par la baisse considérable du trafic, que ce soit pour le trafic de voyageurs que pour les marchandises.

PROJET DE RECONSTRUCTION DU PONT-RAIL

                    Dans le cadre du relancement du transport sur la ligne ferroviaire TA, la société Madarail pense promouvoir ses environnements d’affaires : augmentation de tonnage et de fréquence de transport journalier. Actuellement les travaux de remise en état et du renouvellement de la voie sont à leur terme. Et comme nous avons dans le chapitre étude trafic, la ligne est maintenant en cours d’exploitation. Le trafic de marchandises commence à s’intensifier. Vu les zones d’influence du projet élaboré dans l’étude socio économique et les projections de trafic futur, il est probable que les voies ferrées de la ligne TA auront à supporter un trafic très intensifié. L’assurance de ce trafic nécessitera à la voie et aux ouvrages d’art des capacités de résistance élevées. Vu le diagnostic du pont ferroviaire situé au PK 24+500 de la ligne TA, on conclut que dans son état actuel le pont n’assurera pas le besoin du trafic de la ligne. En considération de tout cela, on conclut que la reconstruction du pont s’avère nécessaire. La réparation des dégradations de l’ouvrage existant par le traitement de fissures n’assurera la pérennité de l’ouvrage qu’à court terme, et on serait contraint de réduire la capacité du pont. La construction d’un nouveau pont ayant une capacité pouvant répondre au besoin d’un trafic futur constituera une meilleure solution. Pour éviter la coupure de la circulation sur la ligne TA, l’ancien pont ne sera pas démoli pour servir d’ouvrage provisoire.

Table des matières

INTRODUCTION
PARTIE I GENERALITES
CHAPITRE I – HISTORIQUE DE LA CHEMIN DE FER
I . Origine du chemin de fer
II . Historique du chemin de fer à Madagascar
III .Situation actuelle
CHAPITRE II – NOTION DE LA VOIE FERREE
I. Définition
II. Les éléments de la voie ferrée
II.1. L’infrastructure
II.1.1. La plateforme
II.1.2. Les ouvrages d’art
II.2. La superstructure
II.2.1. Les rails
a. Rôles
b. Caractéristiques des rails
c. Durée de vie
II.2.2. Les organes de liaison des rails
II.2.3. Les organes de fixation des rails
II.2.4. Les traverses
a. Rôles des traverses
b. Types de traverses
b.1. Traverses en bois
b.2. Traverses métalliques
b.3. Traverses en béton
c. Travelage
II.2.5. Le ballast
III. Géométrie de la voie
III.1. Tracé en plan
III.1.1. Caractéristiques de la voie en alignement
III.1.2. Caractéristiques de la voie dans les courbes
a. Variation de l’écartement de la voie
b. Raccordement de la voie dans les courbes
III.1.3. Intersection des voies
a. Les éléments de l’appareil de voie
b. Les caractéristiques de l‘appareil de voie
III.2. Profil en long
III.3. Profil en travers
III.3.1. Les profils en travers type
a. Détermination des dévers
b. Vérification des dévers
III.4. Dimensionnement de la voie
III.4.1. Dimensionnement du poids du rail
III.4.2. Dimensionnement du ballast
PARTIE II ENVIRONNEMENT DU PROJET
CHAPITRE I – PRESENTATION DE LA LIGNE TA
I. Généralités
II. Caractéristiques de la ligne
II.1. Le tracé
II.2. La structure de la ligne TA
II.2.1. Les éléments de la voie
II.2.2. Les gares
II.2.3. Les ouvrages d’art
CHAPITRE II – ENVIRONNEMENT SOCIOECONOMIQUE
I. Délimitation des zones d’influences
II. Etude démographique
II.1. Effectif de la population de la zone d’influence
II.2. Taux d’accroissement de la population dans les 20 ans à venir
II.3. Prévision de la population de la zone d’influence
III. Activités économiques
III.1. L’agriculture
III.2. L’élevage
III.3. L’industrie et l’artisanat
III.3.1. Les activités industrielles et artisanales d’Antananarivo
III.3.2. Les activités industrielles et artisanales dans la région de Vakinankaratra
III.4. Le tourisme
IV. Conclusion
CHAPITRE III – ETUDE DE TRAFIC
I. Situation du trafic sur la ligne TA avant 2000
II. Projection de trafic
CHAPITRE IV – DIAGNOSTIC DU VIADUC AU PK 24+500 DE LA LIGNE TA
I. Description de l’ouvrage existant
II. Diagnostic de l’ouvrage existant
II.1. L’infrastructure
II.2. La superstructure
III. Bilan des dégradations
CHAPITRE V – PROJET DE RECONSTRUCTION DU PONT-RAIL
PARTIE III. ETUDES DES VARIANTES
CHAPITRE I. LES DONNEES TECHNIQUES
I. Les données fonctionnelles
II. Les données naturelles
CHAPITRE II – PROPOSITION DE VARIANTES
I. Comparaison de variantes
I.1. Hypothèses des prix des matériaux
I.2. Ratio approximatif d’armatures
I.3. Prédimensionnement de la variante n°1
I.3.1. Superstructure
I.3.2. Infrastructure
I.3.3. Estimation du coût de la variante n°1
I.4. Prédimensionnement de la variante n°2
I.4.1. Superstructure
a.1. Hauteur totale de la poutre
a.2. Dimensions de la table supérieure
a.3. Epaisseur de l’âme
a.4. Dimensions du talon
a.5. Dimensions des entretoises
a.6. Trottoirs
a.7. Garde ballast
a.8. Rendement géométrique de la section
I.4.2. Infrastructure
a. Les éléments de la culée
b. Les éléments de la pile
I.4.3. Estimation du coût de la variante n°2
II. Comparaisons des variantes
PARTIE IV ETUDE DE LA VARIANTE PRINCIPALE
CHAPITRE I – DESCRIPTION GENERAL DU NOUVEL OUVRAGE
I. Caractéristiques du futur ouvrage
I.1. Caractéristiques de la superstructure du pont-rail
I.1.1. Structure de la voie ferrée sur le pont-rail
I.1.2. Superstructure du pont-rail
I.1.3. Caractéristiques de l’infrastructure
a. Les culées
b. Les piles
II. Dimensions
II.1. Coupe transversale de la poutre principale
II.2. Coupe transversale de la superstructure
CHAPITRE II – ETUDE DES ELEMENTS DE LA SUPERSTRUCTURE DU PONT RAIL
I.1. Hypothèses de calcul
I.1.1. Règlements et charges appliquées
I.1.2. Caractéristiques des matériaux
a. Les aciers
b. Le béton
I.2. Surcharges ferroviaires
I.3. Calcul de la poutre principale
I.3.1. Descente de charges
a. Charges permanentes
b. Charges d’exploitation
b.1. Calcul de la charge sous ballast
b.2. Répartition transversale des charges
I.3.2. Calcul des sollicitations
a. Tracé des lignes d’influence
b. Détermination des efforts tranchants
c. Déterminant des moments fléchissants
I.3.3. Calcul des armatures de précontrainte
a. Vérification de la section
b. Force de précontrainte sous critique
c. Force de précontrainte sur critique
d. Détermination des armatures de précontrainte
e. Détermination des forces probables de calcul
f. Tracé des câbles
f.1. Disposition des câbles en section médiane
f.2. Câbles de la première famille
f.3. Câbles de la 2ème famille
g. Calcul des pertes de tension dans les câbles de précontrainte
g.1. Pertes instantanées de précontrainte
g.1.1. Pertes par frottement de câbles
g.1.2. Pertes par rentrée d’ancrage
g.1.3. Pertes par déformation instantanée du béton
g.1.4. Perte instantanée totale
g.2. Pertes différées de précontrainte
g.2.1. Pertes de tension dues au retrait du béton
g.2.2. Pertes dues à la relaxation des armatures
g.2.3. Pertes par fluage du béton
g.2.4. Perte de tension différée finale
g.2.5. Tension finale probable après tous les pertes
h. Vérification de la force de précontrainte en section médiane
h.1. Caractéristiques géométriques et mécaniques de la poutre
h.1.1. Section brute
h.1.2 Section homogénéisée
h.2. Vérification de la section homogénéisée à la force de précontrainte
h.3. Vérification des contraintes normales en section médiane
h.3.1. Vérification à l’ELS
h.3.2. Vérification en phase de construction
h.4. Justification de la section vis-à-vis de l’effort tranchant
h.4.1. Vérification de l’effort tranchant et contrainte de cisaillement
h.4.2. Détermination des armatures passives
i. Justification de section à l’état limite de résistance
i.1. Calcul de résistance des sections droites à la normale soumise à la flexion
i.1.1. Hypothèses de calcul
i.1.2. Détermination du positon de l’axe neutre
i.1.3. Vérification de la résistance à la section de la poutre et de hourdi associée
i.2. Vérification des flèches et rotations
i.2.1. Calcul et vérification de la flèche
i.2.2. Calcul et vérification de la rotation
I.4. Calcul de la dalle
I.4.1. Hypothèse de calcul
I.4.2. Principe de répartition de la charge appliquée à la dalle
I.4.3. Détermination de coefficient de majoration dynamique
I.4.4. Calculs des sollicitation
a. Moments fléchissants
b. Efforts tranchants
c. Récapitulation
I.4.5. Détermination et vérifications des armatures de la dalle
a. Hypothèses de calcul
b. Armatures en travée
c. Armatures aux appuis
I.5. Calcul des entretoises
I.5.1. Hypothèse de calcul
I.5.2. Méthode de calcul des sollicitations
I.5.3. Détermination des sollicitations
a. Caractéristiques de la section considérée
b. Méthode de distribution des charges appliquées et calcul des charges
c. Détermination des sollicitations de calcul
d. Détermination des armatures et vérifications
I.6. Calcul de l’encorbellement de trottoir
I.6.1. Hypothèse de calcul
I.6.2. Descentes de charge
a. Charges permanentes
b. Surcharge
I.6.3. Calcul des sollicitations
a. Moments fléchissants
b. Effort tranchant
I.6.4. Détermination des armatures et vérification
a. Hypothèses de calcul
b. Détermination à l’ELU
c. Vérification à l’effort tranchant
d. Vérification au non poinçonnement
I.7. Calcul du garde ballast
I.7.1. Détermination de la sollicitation
I.7.2. Calcul des armatures
CHAPITRE III – ETUDE DES ELEMENTS DE L’INFRASTRUCTURE
I.1. Hypothèses de calcul
I.1.1. Le béton
I.1.2. Les aciers
I.2. Calcul de l’appareil d’appui
I.2.1. Caractéristiques géométriques de l’appareil
I.2.2. Qualité d’élastomère
I.2.3. Calcul de la déformation de l’objet
a. Déplacement horizontal
b. Angle de rotation
c. Sollicitations verticales
d. Récapitulation des résultats pour le calcul de l’appareil d’appui
I.2.4. Dimensionnement
I.2.5. Vérification et calcul
a. Condition de non glissement
b. Epaisseur de l’appareil
c. Condition de non soulèvement
d. Condition de non flambement
e. Limitation de la contrainte de cisaillement
f. Dimensionnement des frettes
g. Récapitulation
I.3. Calcul des éléments de la culée
I.3.1. Hypothèse de calcul
I.3.2. Mur garde grève
a. Les dimensions du mur
b. Actions appliquées au mur garde grève
b.1. Sollicitations
b.2. Déterminations des armatures et vérifications
I.3.3. Mur en retour
a. Dimensions du mur
b. Actions appliquées au mur en retour
c. Sollicitations
d. Détermination des armatures
I.3.4. Mur de front
a. Dimensions du mur
b. Inventaire des charges
c. Sollicitations
d. Détermination des armatures
d.1. Hypothèse de calcul
d.2. Calcul des armatures dues aux moments fléchissants
d.3. Armatures dues à l’effort normal
I.3.5. Semelle de fondation
a. Inventaire des actions
b. Dimensions de la semelle
c. Sollicitations de calcul
d. Vérification de condition de résistance de sol
e. Détermination des armatures
I.3.6 Vérification de la stabilité de la culée mur
a. Schéma de calcul
b. Stabilité au non renversement
I.4. Calcul des éléments de la pile intermédiaire
I.4.1. Chevêtre
a. Prédimensionnement
b. Inventaire des charges
c. Sollicitations
d. Détermination des armatures
d.1. Armatures de rive (x<a)
d.2. Armatures de rive (x<a)
I.4.2. Fut circulaire
a. Hypothèses de calcul
b. Inventaire des forces
c. Prédimensionnement
d. Détermination des sollicitations
e. Calcul des armatures du fût circulaire
e.1. Armatures longitudinales
e.2. Armatures transversales
f. Vérification de contrainte
PARTIE V ETUDE FINANCIERE
CHAPITRE I – DEVIS QUANTITATIFS
CHAPITRE II – BORDEREAU DETAIL ESTIMATIF

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