Convois exceptionnels - PLATEFORME OUVRAGES D'ART

Photo n° 2 choc sur un pont-dalle (photo SETRA)Les convois de la troisième catégorie sont subdivisés en plusieurs classes C, D, E et superE, par la circulaire de la Direction des Routes R/EG3 du 20 juillet 1983 [3] récapitulées dansle tableau n°3 ci-après. Ce sont ces convois-types qu'il faut prendre en compte dans lescalculs des ouvrages non ceux de l'article 10 (charges exceptionnelles) du titre II dufascicule 61 du Cahier des Prescriptions Communes (C.P.C) relatif aux charges des pontsroutesannexé à la circulaire n°75-155 du 29 Décembre 1971 qui ne sont pas représentatifs desconvois réels qui circulent (se reporter à la photo n°3).Photo n° 3 convoi de 3ème catégorie (Photo DDE 59)A chaque classe C, D, E et super E sont associés plusieurs modèles de convois-types dontles caractéristiques (longueur, largeur, nombre d'essieux...) sont différentes. Ces modèles sontplus ou moins contraignants soit vis-à-vis du tracé routier à cause des problèmes d'inscriptiondans les virages, soit vis-à-vis de la résistance des ponts à cause d'un rectangle d'impacttrès concentré...Convois exceptionnels de 3 ème catégorie4

Classe P.T.R. (kg) ObservationsC 70 000 < P.T.R. ≤ 120 000(1) prochainement il faudra remplacer70 000 par 72 0003 convois-types sont à distinguer :• un convoi pour la vérificationdu tracé• deux convois pour lavérification des ponts C1 de94 000 kg et C2 de 120 000 kg.D 120 000< P.T.R. ≤ 250 000 4 convois-types sont à distinguer :D2F1, D2F2, D3F1 et D3F2 (D2correspond à des lignes de 2 demiessieuxet D3 à 3 demi-essieux).E 250 000< P.T.R. ≤ 400 000 3 convois-types sont à distinguer :E2F1, E3F1 et E3F2Super E 400 000< P.T.R. Pas de convoi-type.Tableau n° 4Remarque : la circulaire de 1983 aurait besoin d’un toilettage en particulier sur lesconditions de recalcul des ponts dont certaines sont aberrantes par exemple la non prise encompte des gradients thermiques !5 CONDITIONS DE CIRCULATION DES TRANSPORTSEXCEPTIONNELS, ET INCIDENCES SUR LESINFRASTRUCTURES (les ponts et les chaussées)5.1 GénéralitésLes convois exceptionnels sont susceptibles de générer des accidents. En effet, les convoislarges et longs gênent l'écoulement du trafic. De plus, quand ils sont très lourds, cette gêne estaugmentée car ils circulent alors à faible vitesse. De plus, les convois exceptionnels lourdspeuvent causer des dommages aux chaussées et aux ouvrages d'art :5.2 Conditions de circulation des transports exceptionnelsLes circulaires en vigueur prévoient une signalisation spécifique des convois et des conditionsparticulières d’accompagnement (voiture pilote, véhicule de protection arrière, escorte,espacement entre véhicules…)…Bien entendu, les conditions imposées à la circulation surles routes et sur les ponts d'un convoi-exceptionnel sont différentes suivant la catégorie àlaquelle il appartient. Pour le franchissement des ponts :• les convois de 1ère et 2ème catégorie conformes à la circulaire en vigueur, sauf casparticulier tel que pont en mauvais état, âgé, à charge limitée…, peuvent roulerau milieu des autres véhicules sans restriction de circulation ;• les convois de 3 ème catégorie circulent seuls et très souvent doivent franchir les pontsau pas et dans l’axe voire même leur passage est interdit sur certains ouvrages deforce portante insuffisante.L'appartenance d'un convoi à une des trois catégories impose que celui-ci respecte, outre lesdimensions limites et la masse maximale du tableau n°2, certaines dispositionstechniques particulières qui imposent une charge limite à l’essieu, une charge linéiquelimite entre essieux extrêmes…). Ces dispositions techniques figurent dans les circulairesrelatives aux conditions d'instruction et de délivrance des autorisations de transportexceptionnel et sont développées dans le paragraphe 4 ci-après.5

Un convoi qui ne respecte pas ces dispositions se voit imposer les dispositions techniqueset les conditions de circulation des convois des classes supérieures; soit des conditions decirculation particulières voire même, l'interdiction de circuler.5.3 Incidences des convois exceptionnels sur les infrastructures (lesponts et les routes)• Les ponts posent les problèmes les plus délicats pour les cinq raisons principalessuivantes :1). le parc des ouvrages est très hétéroclite. En effet, le document n°1 ci-après montre queplus de 5% des ponts du réseau national, hors ponts en maçonnerie, ont été calculés avecdes règles de charges et de calcul (béton armé, métal…) antérieures à 1960. Lesdifférentes règles ont énormément évolué depuis plus d’un siècle et tout particulièrementdepuis les années 1960 (le camion Bc de 30 000 kg date des règles de charges de 1960précédemment il y avait le camion de 25 000 kg de 1940 et encore avant soit en 1927celui de seulement 16 000 kg). Tous les ouvrages n'ont donc pas la même forceportante vis-à-vis des convois lourds même s'ils semblent parfois accepter sans problèmele trafic des véhicules conformes au Code de la Route ;Document n° 1 classement des ponts du réseau national par âges (IQOA 2001)6

Document n° 2 règles de charges de 18912). faute il y a quelques décennies d'une politique de maintenance à caractère préventifsuffisamment affirmée, les ouvrages se sont dégradés comme ont pu le démontrer , pour leréseau national ; les enquêtes IQOA Bien entendu, ces dégradations réduisent la forceportante des ponts concernés ;Photo n° 4 état d’une voûte en maçonnerie ! (photo CETE de Lyon)3). la vérification de la force portante d'un pont sous le passage d'un convoi exceptionnellourd est une opération qui devient longue et coûteuse lorsque les sollicitationsdéveloppées par le convoi exceptionnel dépassent celles des charges du règlement decalcul appliqué lors de la construction de l'ouvrage. Dans un tel cas, il faut en effet,calculer puis vérifier les contraintes qui se développent dans chaque élément de l'ouvrage(dalle de couverture, entretoises, poutres...) tout en adaptant les contraintes limites desrègles de calcul (la circulaire de 1983 dont le toilettage serait nécessaire donne cependantquelques indications sur le recalcul des ouvrages anciens).La vérification est également longue lorsque la répartition des essieux chargés necorrespond pas aux modèles enveloppes visés par les circulaires et en particulier par celledu 20 Juillet 1983. Se reporter à la figure n°1 ci-après qui donne à titre d'exemple lemodèle du convoi C2 qui englobe les convois de la 3 ème catégorie inférieurs à 120 000 kgrespectant les circulaires de 1975 et 1985 ;7

Figure n° 1Remarque :La charge répartie de 1 000 kg/m² du titre II du fascicule 61 du CPC et applicable surles remblais pour le calcul des culées, murs de soutènement, murs garde-grève…necouvre pas la charge répartie que peut exercer un convoi exceptionnel voire les engins decompactage (par exemple, la remorque du convoi C2 exerce une pression au sol de3 500 kg/m² et celle d’un convoi D2F1 une pression de 3 800 kg/m² !Il faut donc fixer des valeurs de charge de remblai plus réalistes dans les CCTP !4). certains types de ponts sont sensibles à la fréquence de passage des chargeslourdes. Celles-ci y engendrent les phénomènes de fatigue explicités dans leparagraphe 6.1.2. ci-après ;5). les gestionnaires ne possèdent pas les dossiers de tous leurs ouvrages !• Les chaussées peuvent également poser des problèmes, les convois lourds peuventendommager rapidement des chaussées non dimensionnées pour les supporter :par exemple, un seul passage d’un EFA (engin militaire) correspond, suivantle type de chaussée, au passage de 50 à 700 poids lourds conformes au Code dela route ! En effet, cet engin de 44 000 kg à deux essieux d’environ 22 000 kg àroues simples est un convoi exceptionnel non conforme ! Sa charge à l’essieudépasse nettement la charge autorisée pour ce type d’essieu qui n’est que de19 000 kg. Par contre, ce convois peut emprunter de nombreux ponts sansproblèmes puisque les deux essieux sont très espacés (6,50 m) et que l’essieude 22 000 kg est enveloppé soit par les essieux arrière du camion Bc (2x 12 000 kg) ou mieux par les essieux du tandem Bt (2 x 16 000 kg).6 DISPOSITIONS TECHNIQUES PARTICULIÈRES QUE DOIVENTRESPECTER LES TRANSPORTS EXCEPTIONNELS6.1 Principes généraux6.1.1 Contraintes imposées par la résistance des chausséesUne chaussée est sensible à la charge d'un essieu isolé, d'une ligne d'essieux isolée ou d’ungroupe d’essieux (l'essieu est dit isolé lorsque sa distance aux essieux voisins est supérieureoù égale à 2 mètres, dans le cas contraire, il fait partie d'un groupe), au type d'essieu (essieurigide, essieu brisé, demi-essieu), au nombre des roues par essieu (roues simples ou rouesjumelées), à la pression des pneumatiques et bien entendu à la répétition de passage desconvois.8

La plupart des limitations de charge à l'essieu, par ligne ou grouped’essieux fixées par les circulaires sont imposées par la résistance deschaussées.Remarque : parfois, les limitations sont dues à la résistance des ponts. Dans les tableaux dela future circulaire sur les transports exceptionnels, les valeurs limites correspondantesseront grisées dans le but d’éviter toute confusion.Les deux tableaux n° 5 et 6 qui suivent extraits de la future circulaire donnent les chargeslimites par essieu ou ligne d’essieux pendulaires pour tous les types de convois de la 1 ère à la3 ème catégorie. Les deux autres tableaux n°7 et 8 donnent les limites pour les convois de 1 èreet 2 ème catégorie. Il est à noter que ces tableaux sont issus des circulaires de 1975 et 1985 seulle dernier a fait l’objet de modifications.• Essieu traversant isolé ou ligne d'essieux pendulaires isolée, convois de toutescatégories (de la première à la troisième).La charge maximale portée par essieu pour un essieu isolé est imposée par la fatigue deschaussées. Pour tout convoi, la charge portée par un essieu isolé doit être inférieure ou égaleaux limites fixées au tableau ci-après :Essieu Ligne de 2 essieuxpendulairesLigne de 3 essieuxpendulairesLigne de 4 essieuxpendulairesRS RJ RS RJ RS RJ RS RJ13 000 16 500 16 500 20 500 22 000 27 500 28 000 35 000Tableau n° 5 charges maximales des essieux isolés (circulaires de 1975 et 1985)Dans le cas particulier des engins automoteurs (par exemple, grues) équipés de deuxessieux isolés à roues simples avec une pression de gonflage des pneumatiques inférieure ouégale à 3 bars, les valeurs fixées au tableau ci-dessous sont autorisées :Distance d entre les 2 essieuxtraversants isolésCharge maximum par essieutraversant2,00 ≤ d < 2,30 16 5002,30 ≤ d < 2,60 17 0002,60 ≤ d < 2,90 17 5002,90 ≤ d < 3,20 18 0003,20 ≤ d < 3,50 18 5003,50 ≤ d 19 000Tableau n° 6 charge maximale à l'essieu des engins automoteurs à 2 essieux (circulairede 1985)• Groupes d’essieux traversants ou de lignes d'essieux pendulaires, convois de PTCou PTRA £ à la limite maximale en masse de la 2ème catégorie ( ≤72 000 kg)La charge maximale portée par essieu est imposée soit par la fatigue des chaussées, soit parla résistance des ouvrages d'art. La zone d’influence des ouvrages d’art figure en grisé dansles tableaux. Pour tout convoi, la charge maximale portée par essieu traversant ou ligned'essieux pendulaires doit être inférieure ou égale aux limites des tableaux ci-après :9

Distance dentre essieuxGroupe de 2essieuxtraversantsGroupe de 3essieuxtraversantsGroupe de 4essieuxtraversantsGroupe de nessieuxtraversants (n ‡5)RS RJ RS RJ RS RJ RS ou RJ0,90 ≤ d < 1,05 8 000 10 500 7 500 9 000 7 500 7 500 32 000 / n1,05 ≤ d < 1,20 9 000 11 500 8 000 9 300 7 800 7 800 34 000 / n1,20 ≤ d < 1,35 10 000 12 500 9 000 9 600 8 200 8 200 36 000 / n1,35 ≤ d < 1,50 11 000 13 500 10 000 10 000 8 500 8 500 37 000 / n1,50 ≤ d < 1,65 11 500 14 500 10 300 10 300 8 800 8 800 38 000 / n1,65 ≤ d < 1,80 12 000 15 000 10 600 10 600 9 100 9 100 39 000 / n1,80 ≤ d < 2,00 12 500 15 500 11 000 11 000 9 500 9 500 40 000 / nTableau n° 7 charge à l'essieu de type traversant (circulaire de 1985)Distance dentre lignesd'essieuxpendulairesGroupe de 2lignes d'essieuxpendulairesGroupe de 3lignes d'essieuxpendulairesGroupe de 4lignes d'essieuxpendulairesGroupe de nlignes d'essieuxpendulairesRS ou RJ RS ou RJ RS RJ (n ‡ 5) RS ouRJ0,90 ≤ d < 1,05 10 500 9 000 7 500 7 500 32 000 / n1,05 ≤ d < 1,20 11 500 9 300 7 800 7 800 34 000 / n1,20 ≤ d < 1,35 12 500 9 600 8 200 8 200 36 000 / n1,35 ≤ d < 1,50 13 500 10 000 8 500 8 500 37 000 / n1,50 ≤ d < 1,65 14 500 10 300 8 800 8 800 38 000 / n1,65 ≤ d < 1,80 15 000 10 600 9 100 9 100 39 000 / n1,80 ≤ d < 2,00 15 500 11 000 9 500 9 500 40 000 / nTableau n° 8 charge à l'essieu de type pendulaire (tableau circulaire de 1985 modifiée)Remarques importantes :• les différentes couches des chaussées du réseau national ont été dimensionnées pourleur permettre de résister à la classe de trafic à laquelle elles sont soumises. Il estdonc relativement aisé d’évaluer pour les routes nationales les effets dommageablesdu passage répété d’un convoi donné civil ou militaire tel l’EFA ;• Il n’est pas possible de faire une telle opération sur le réseau des routesdépartementales et communales car la plupart du temps, les caractéristiques deschaussées n’ont pas été archivées. Les gestionnaires de ces réseaux en sont-ilsconscients ?6.1.2 Contraintes imposées par la résistance des ponts (1)(1) Remarque : Il ne suffit pas qu'un convoi de 3ème catégorie respecte les charges paressieu ou ligne d'essieux imposés par la résistance des chaussées pour pouvoir passer sur unpont. L'ouvrage doit faire l'objet d'une vérification de sa capacité portante. Se reporter auparagraphe 6.3. ci-après.10

Les poutres principales d'un pont sont sensibles (résistance à la flexion et à l'efforttranchant...) à la charge totale du convoi. Cependant, à charge identique, un convoi long,avec un grand nombre d'essieux, sera moins agressif qu'un convoi court comme lemontre la figure n°2.C'est la raison des règles actuelles qui limitent la charge par mètre linéaire sous un grouped'essieux (par exemple, 6 500 kg/m entre 3 essieux consécutifs) et entre essieux extrêmes (parexemple, 5 000 kg/m voire 5 500 kg/m ou 6 000 kg/m) pour les convois de 1ère et 2èmecatégorie.dL=15 mFigure n° 2 influence de la longueur de chargementà charge totale constante Q = 30 000 kgM(l / 2)qd ⎛ d ⎞= ⎜l− ⎟4 ⎝ 2 ⎠si d 1 = 5 m on a q 1 = 6 000 kg/m et M 1 = 93 700 kgm ;si d 2 = 6 m on a q 2 = 5 000 kg/m et M 2 = 90 000 kgm.Les éléments secondaires d'un pont (pièces de pont, entretoises, dalles de couverture...) sontsensibles à la charge des essieux voire d’un groupe d’essieux. Certaines des limites de chargespar essieu, ligne ou groupe d'essieux pour les convois de 1ère et 2ème catégorie ont étéimposées par la résistance de ces pièces secondaires principalement les entretoises ou lespièces de pont.En outre, certains ouvrages tels les ponts métalliques soudés peuvent être affectés par larépétition des passages, qui conduisent à des phénomènes de fatigue et à une réduction deleur durée de vie.Normalement, un pont métallique ou mixte calculé vis à vis de la fatigue doit pouvoirsupporter 100x10 6 passages du convoi de fatigue "Bf" pendant sa durée de vie soit environ100 ans [4].Sur la figure n°3, les courbes montrent la réduction de la durée de vie d’un pont qui n’a pasété calculé vis-à-vis de la fatigue et qui est supposé soumis au passage de différents convoisde grumiers dont la masse s’échelonne entre 52 000 à 72 000 kg avec des fréquences depassage comprises entre 10 et 50 chaque jour.Les trois premières courbes correspondent à des convois conformes en matière de répartitiondes charges (5 000 kg/m entre essieux extrêmes, 6 500 kg entre 3 essieux consécutifs…) et lesdeux autres à des convois non conformes. Dans ce dernier cas, la réduction de la durée de viepourrait atteindre une cinquantaine d’années !11

Durée de vie de l'ouvrage non calculé à la fatigue120100durée de vie8060402000 10 20 30 40 50nombre de cycles par joursC+R 55t C+R 72t C 57 t NC 72 t NC 52tFigure n° 36.2 Cas des convois lourds de 1ère et de 2ème catégorie6.2.1 GénéralitésCes convois sont les moins agressifs mais ils sont les plus nombreux. Ils sont doncsusceptibles d'engendrer des phénomènes de fatigue dans les ouvrages. De plus, pour desraisons économiques et pratiques, il n'est pas envisageable de leur imposer des conditions decirculation contraignantes comme la présence d'une escorte de gendarmerie !C’est la raison pour laquelle, les charges du titre II du fascicule 61 du CPC de 1971 ont étédimensionnées pour couvrir les convois exceptionnels de ces deux catégories avec quelquesbémols en particulier pour les ponts de 2 ème classe (coefficient bc réduit) et surtout ceux de3 ème classe qui ne sont pas dimensionnés sous le convois Bt.Le commentaire *** de l’article 5.22 du titre II du fascicule 61 du CPC indique que :la charge totale ne doit pas dépasser 5 000 kg/m entre essieux extrêmes ;la charge totale portée par 3 essieux consécutifs ne doit pas dépasser 6 500 kg/m ;les convois exceptionnels de 45 000 kg et 70 000 kg ne sont pas admis sur les pontsde 3 ème classe ;le croisement de 2 véhicules de 70 000 kg est interdit sur les ponts à 2 voies ;le croisement d’un véhicule de 70 000 kg avec un poids lourd de 26 000 kg est interditsur les ponts de 2 ème classe.Les charges limites autorisées sont donc plus réduites relativement que pour les convois dela troisième catégorie car, elles ont été calculées en considérant que le convoi exceptionnelcircule mélangé au trafic.12

6.2.2 Modèle de chargement représentatif du convoi exceptionnel mélangé autrafic et clés d’interprétation des résultats6.2.2.1 Modèle de chargementLe modèle de chargement est le suivant : un des camions du système Bc des règles decharges du titre II du fascicule 61 du CPC est remplacé par le convoi comme le montre lafigure n°4 ci-après. Il suffit alors de comparer les effets du convoi mélangé à 3 camions Bcaux effets des 4 camions Bc voire du système Bt qui peut-être prépondérant dans les faiblesportées.C’est ce principe de calcul qui a également été utilisé lors de la mise au point des circulairesde 1975 et de 1985 pour définir les règles de répartition des charges auxquelles doiventsatisfaire les convois exceptionnels pour pouvoir circuler sans autre vérification sur les pontsdimensionnés avec les règles de charges récentes.Ce modèle de chargement déterministe (par opposition aux modèles probabilistes) peut êtreutilisé pour s’assurer qu’un pont est à même de supporter le passage des convoisexceptionnels de 1 ère et 2 ème catégorie.Modèles de chargementsCamionBcx1,2CamionBcx1,2CamionBcx1,1CamionBcx1,1ouConvoi exceptionnelx1CamionBcx1,2Convoi exceptionnelx1,1CamionBcx1,1Cas n°1 Cas n°2CamionBcx1,2CamionBcx1,2CamionBcx1,2CamionBcx1,2Figure n° 4Le coefficient de pondération par 1,1 du convoi exceptionnel est destiné à couvrir lesdéséquilibres de charges sur les essieux dus à la non-planéité, aux pentes des chaussées ouaux tolérances de positionnement du colis, ainsi que les incertitudes sur sa masse réelle.Les deux cas de charges combinées et majorées qui viennent d’être décrits (1 x convoiexceptionnel + 1,2 x camions Bc ou bien 1,1 x convoi exceptionnel + 1,1 x camion Bc) sontapplicables aux ponts métalliques à partir de l’année 1960 (introduction de la pondération13

par 1,2 des sollicitations sous les charges d’exploitation) et aux ponts en béton armé àpartir de l’année 1964 pour la même raison.Pour les ponts en béton précontraint, entre 1953 (premières règles de calcul) et 1971, lescharges d’exploitation n’étaient pas majorées. Elles ne l’ont été qu’à partir de 1971 maisseulement par 1,1. Ce n’est qu’après 1983, date de parution du BPEL, que le coefficient de1,2 a été appliqué aux charges de service pour obtenir les valeurs caractéristiques.Donc, pour un pont en béton précontraint en bon état, les cas à considérer sont les suivants :• de 1960 à 1971 : 1 x 4 camions Bc à comparer à 1 x (3 camions Bc + le convoiexceptionnel) ;• de 1971 à 1983 : 1,1 x 4 camions Bc à comparer à 1,1 x (3 camions Bc + le convoiexceptionnel).Remarque : il faut aussi comparer les effets du convoi mélangé au trafic avec les effets dessystèmes Bt et A qui peuvent être prépondérants sur les charges B (Bt pour les très petitesportées et A à partir de 10 à 15 m.Les notations sont les suivantes :• E 0 représente les sollicitations développées par les charges civiles (de type A et B) entenant compte des coefficients pondérateurs (bc, δ…) des règles de charges et de calculsen vigueur lors de la conception de l'ouvrage (γ Q = 1,2 en général) ;• E 1 représente les sollicitations développées par le cas de charge n°2 (la charge - convoiexceptionnel + Bc - est pondérée par le coefficient 1,1 des convois exceptionnels et lecoefficient de majoration dynamique δ) ou par le cas de charge n°2 (pour simplifier lescalculs, les charges Bc sont majorées par 1,2 et le convoi par 1 sans oublier δ) ;(*)• E 2 représente les sollicitations développées par le convoi exceptionnel (pondéré égalementpar 1,1 et δ) et une file de véhicules légers (100 kg/m²).Nota (*) : lors de la mise au point des circulaires, dans le cas (2) visé ci-après, (cas ou E 2 ≤E 0 < E 1 ) c’est à dire lorsque le convoi exceptionnel doit passer sur le pont sans autre poidslourds, une colonne de véhicules légers (charge répartie de 100 kg/m² soit 350 kg/m sur unevoie de circulation de 3,50 m) était ajoutée sur la seconde voie.6.2.2.2 Clés d’interprétation des résultats• (1) Si E 1 £ E 0 , le passage du convoi exceptionnel sur l'ouvrage mêlé à la circulationnormale ne provoque pas de charge supérieure à la capacité portante du pont. Il n'est pasnécessaire d'imposer de restriction particulière de circulation.• (2) Si E 2 £ E 0 < E 1 , le convoi exceptionnel peut franchir l'ouvrage à vitesse normale si lacirculation des autres poids lourds est interdite sur l’ouvrage (prévoir une file de véhiculeslégers (100kg/m²) voire une circulation fréquente sur la 2ème voie).• (3) Si E 2 /d £ E 0 < E 2 , le convoi exceptionnel peut franchir l’ouvrage à condition decirculer au pas et si la circulation des autres poids lourds est interdite sur l’ouvrage (sur laseconde voie, idem ci-dessus).• (4) Si E 0 < E 2 /d , la capacité portante du pont ne permet pas le passage du convoiexceptionnel.14

Dans ce dernier cas (4), des conditions supplémentaires relatives au positionnement du convoiexceptionnel sur l'ouvrage (circulation au pas et dans l'axe du pont par exemple) peuventpermettre de ne pas avoir de dépassement des sollicitations E 0 .Dans le cas ou cette méthode rapide ne permet pas de conclure, « un recalcul complet »de l'ouvrage s'impose (cette étude fine, qui peut aller jusqu'au calcul des niveaux decontraintes dans toutes les parties de l'ouvrage pourra éventuellement montrer que celui-cipeut accepter le convoi exceptionnel).Remarques très importantes : les contraintes visées par les cas (2) à (4)amènent une forte gêne à la circulation des autres véhicules compte tenu desintensités du trafic actuel, la présence des forces de police est difficile à obteniret les véhicules d’accompagnement n’ont aucun pouvoir pour encadrer lesautres usagers (par exemple, comment être sûr de n’avoir sur la deuxième voieque des véhicules légers ?). De plus, de telles contraintes peuvent être àl’origine d’accidents.Il serait préférable de supprimer toute disposition particulière de circulationpour les convois de première ou seconde catégorie. Pour résumer :« un pontserait apte à recevoir le convoi mélangé au trafic ou ne serait pas apte ! ».Au contraire, ces dispositions particulières de circulation sont envisageablespour les convois de la 3 ème catégorie qui beaucoup moins nombreux peuventbénéficier d’un accompagnement de la police ou de la gendarmerie qui est à lacharge du transporteur.6.2.3 Choix des types de ponts objet de l’étudePour éviter d’avoir des règles différentes pour chaque type de pont (pont à poutres souschaussée, pont à poutre-caisson, pont-dalle…), tous les calculs ont été effectués sur des pontsà poutres sous chaussée entretoisés qui présentent une forte sensibilité à l’excentrementdes charges (sur le réseau national ces ponts, sans tenir compte des bipoutres, représententactuellement environ 5% du patrimoine).Tous les calculs ont été faits pour déterminer les sollicitations dans les poutres principales etles entretoises en supposant les entretoises infiniment rigides et en appliquant la méthode ditede Courbon.• Dans le sens longitudinal, pour le calcul des poutres ont été considérés des ponts de 6mètres à 10 mètres de portée. En effet, au-delà d’une dizaine à une quinzaine demètres de portée les charges du système A deviennent prépondérantes sur celles dusystème B.• Dans le sens transversal, ont été considérés uniquement des ponts portant deschaussées à 2 voies et de 6 mètres de largeur pour les raisons suivantes :¤ les ponts à 3 ou 4 voies présentent une certaine surabondance de charge portante ;♦ le croisement sur des chaussées de 5,50 mètres de largeur est peu réaliste et tropdéfavorable.• Pour le calcul des efforts dans les poutres, tous les ponts étudiés comportaient 3 ou 4poutres distantes de 3 mètres à 3,50 mètres.• Pour le calcul des efforts dans les entretoises (effort local), ont été considérés desespacements de 5, 8 et 10 mètres (bien entendu, les portées des poutres quicorrespondent aux espacements de 8 et 10 mètres sont supérieurs à 10 mètres).Rappel : les nouvelles études du SETRA 2002 prennent en compte les ponts de première et deseconde classe jusqu’à 32 m de portée à une ou deux travées.15

6.2.4 Modèle de calcul des effets des camions Bc et aussi des effets du convoi• Le théorème de Barré a été appliqué pour le calcul des moments longitudinaux dans lapoutre. Il s’énonce comme suit : dans une travée indépendante de portée L, le momentfléchissant sous un convoi est maximum au droit d'un essieu qui se trouve placésymétriquement par rapport à l'axe médian avec la résultante générale du convoi {sereporter à la formule(a) et à la figure n°5}.Q=12 t 0,375m12 tFigure n° 5(a ) M A =0,5×Q( L − 0,75)L2Remarque : ici, l'étude porte sur le cas où seuls les 2 essieux arrières du camion peuvent setrouver sur l'ouvrage soit une portée L

Par raison de symétrie la réaction de chaque poutre vaut R et le moment fléchissant au droitde la section A (au droit d'une ligne d'essieux) vaut :M A = R {(λ+0,5λ-0,25)+(0,5λ-0,25)-2}2,000,25RRλRARRFigure n° 76.2.5 Les convois typesDes convois–types à 2, 3, 4… essieux ont été construits à partir des charges limites à l’essieufixées pour les chaussées tout en essayant de se rapprocher de convois réels. Les figures n°8et n° 9 montrent les convois-types de la circulaire de 1983 et les nouveaux modèles issus del’étude SETRA 2002 qui les remplaceront.Ces convois–types peuvent servir à s’assurer qu’un pont est apte à supporter soit les convoisde 1 ère soit ceux de 2 ème catégorie en appliquant le modèle de chargement de la figure n°4 duparagraphe 6.2.2.1 ci-devant.CONVOIS TYPES 1ère Catégorie.ENGINS DE T.P. AUTOMOTEURS(cas particuliers)[P.T.R. 33 tP.T.R. 38 tPTC 46 tP.T.R. 45 tP.T.R. 36 tP.T.R. 48 tP.T.R. 45 tP.T.R. 48 t/ /£ £[Figure n° 817

CONVOIS TYPES 2ème Catégorie.P.T.R. 72 tP.T.R. 70 t/5///Figure n° 96.2.6 Les résultats des études6.2.6.1 généralitésPour ne pas développer de sollicitations supérieures à celles développées par les charges decalcul, les convois de la 1 ère et de la 2 ème catégorie mélangés au trafic doivent donc respecter àla fois.• une répartition longitudinale des charges entre essieux extrêmes ne dépassant pas5 000 kg/m (comme les camions Bc) ;• une répartition longitudinale des charges entre 3 essieux consécutifs ne faisantpas partie d’un groupe ne dépassant pas 6 500 kg/m ;• et dans certains cas (valeurs grisées dans les tableaux) une charge à l'essieu variable,suivant que l'essieu est isolé ou fait partie d'un groupe de 2 ou 3…qui s’est substituéeà la valeur limite permise par la résistance de la chaussée.Attention : sauf étude particulière de la charge portante d’un pont, ce quipermet souvent d’admettre une charge portante plus élevée, il peut être admissans autre calcul :• que les convois de 1 ère catégorie conformes sont couverts par les chargesA et B des règles de charges de 1960 et de 1971 ;• et que les convois de 2 ème catégorie conformes sont couverts uniquementpar les charges A et B des règles de 1971.18

6.2.6.2 Nécessité de la règle des 5 t/m pour des engins comportant plus de 3 essieuxPar exemple, pour ce convoi de 55 tonnes et de 2 ème catégorie, les configurations les plusagressives sont les suivantes (figure n°10) :11 t11 t16,5 t16,5 t11 t11 t16,5 t 16,5 t1,45 m 7,60m 1,95 m 1,45 m 4,82m 1,95 mmmFigure n° 10La distance de 7,60 m entre les essieux arrières et ceux de l’avant est imposée par la règle des5 000 kg/m. Sans cette règle, la distance ne serait que de 4,82 m mais alors les efforts qui enrésulteraient dépasseraient de plus de 10 % ceux développés par les camions Bcx1,2.6.2.6.3 Nécessité de la règle des 6,5 t/m sur 3 essieuxPar exemple, pour cet engin de travaux publics automoteur de 1 ère catégorie (≤45 t), laconfiguration la plus agressive permise par la circulaire de 1975 était la suivante (figuren°11) :7 t4,98 m19 t1,95 m19 tFigure n° 11Un tel engin mêlé à la circulation générale conduit à un dépassement des efforts développéspar les camions Bcx1,2 de 13,4 % ce qui montre la nécessité de la règle des 6,5 t/m sur 3essieux consécutifs que vérifie ce convoi.6.2.6.4 DérogationsL’étude de certains convois réels mélangés au trafic dont les charges à l’essieu étaientinférieures aux charges limites permises par la résistance des chaussées mais qui nerespectaient pas les charges limites permises par la résistance des ponts a montré qu’ils nedéveloppaient pas des sollicitations supérieures aux charges de calcul A et B. Desdérogations à la règle des 5 000 kg/m et à celle des 6 500 kg/m ont donc été fixées. Cela a étéle cas pour les convois comportant au plus 3 essieux, pour les grues automotrices quinormalement ont des charges à l’essieu ne dépassant pas 12 000 kg….Remarque : Le cas des grues est traité au paragraphe n° 6.2.7 ci-après.6.2.7 Le cas particulier des grues automotrices6.2.7.1 GénéralitésLes grues automotrices dont la majeure partie sont d’origine étrangère, telle celle de60 000 kg de la photo n°5 , ont des essieux de 12 000 kg mais les distances entre les essieuxsont réduites au maximum pour avoir un châssis le plus court possible. De telles grues nerespectent pas les règles de répartition longitudinale mais n’engendrent pas forcément19

même lorsqu’elles sont mêlées au trafic représenté par 3 camions Bc des sollicitationssupérieures à celles développées par les charges de calcul qui ont servi à dimensionner lepont.Photo n° 5 (photo Poineau)Remarque : Il y a cependant lieu d’être vigilant car la limite de 12 000 kg par essieucorrespond à la grue équipée du plus petit contrepoids et de la flèche minimale. Les autreséquipements possibles font vite grimper la charge à l’essieu. Normalement ces équipementssupplémentaires doivent être chargés sur des camions porteurs. Se reporter à l’extrait d’unefiche technique dans le tableau n°9.Essieux 1 2 3 4 Masse totaleContrepoids2 150 kgmoufle de 25 000 kg10 750 kgmoufle de 50 000 kg12 000 kg 12 000 kg 12 000 kg 12 000 kg 48 000 kg14 000 kg 14 000 kg 14 400 kg 14 400 kg 56 800 kgTableau n° 9 extrait d’un fiche technique6.2.7.2 Résultats des études antérieurs et dérogationsLa circulaire N°85-63 du 30 août 1985 autorisait 6 500 kg/m entre essieux extrêmes pour desvéhicules de 45 000 à 52 000 kg sous réserve que la charge à l’essieu ne dépasse pas13 500kg. La circulaire n°91-84 du 20 décembre 1991 relative à la circulation des gruesautomotrices non conformes au Code de la Route [5]. La circulaire n° 99-56 du 6 janvier1999 [6] qui a modifié la circulaire de 1985 autorisait par exemple pour les enginsautomoteurs (grues) à 3 essieux 8 000 kg/m entre essieux extrêmes sous réserve que la chargemaximale sur un essieu ne dépasse pas 12 000 kg…6.2.7.3 Résultats des nouvelles études 2002 et dérogations envisageablesLe tableau n° 10 qui suit montre quelques résultats des calculs effectués sur des ponts conçusà diverses périodes et soumis au passage de grues de 48 000 kg.20

Il a été possible d’en déduire que :• les grues de 48 000 kg référencées peuvent circuler mélangées à la circulation sur lesouvrages d'art en bon état (en béton armé, métallique, mixte et en béton précontraint),calculés avec les règles de charges de 1971 si le pont est de première classe (c'est le caspar exemple, des ponts qui supportent une chaussée supérieure ou égale à 7 m).• les grues ne peuvent pas circuler dans les conditions normales de circulation sur lesouvrages de deuxième classe de 1971 en l’absence d’une étude de force portante.• cette circulation peut être acceptée sur certains des ouvrages conçus avec les règles decharges de 1960. Cependant, une étude sommaire préalable de l'ouvrage est nécessaire cardes problème se posent pour les ponts de portées inférieures à une quinzaine de mètres.Ces résultats sont valables pour l'ensemble des grues dont les charges à l’essieu nedépassent pas 12 000 kg sous réservent qu’elles respectent les deux valeurs limitessuivantes :9 000 kg/m entre essieux extrêmes ;10 000 kg/m entre trois essieux consécutifs.GRUE ATF 48 t% de dépassement à mi-travée par rapport aurèglement1971 1960BA BP BA BPLongueur 1èreClasse2èmeClasse1èreClasse2èmeClasse5 -21 -20 -21 -16 0 11(*)10 -11 -5 -3 4 13 31(*)(*)15 -12 10 -3 20 -7 716 -13 8 -5 18 -11 220 -16 3 -9 13 -21 -924 -13 6 -6 15 -23 -1225 -13 7 -6 16 -23 -1230 -12 8 -5 16 -25 -1532 -12 8 -5 16 -25 -16GRUE PPM ATT 900 48t% de dépassement à mi-travée par rapport aurèglement1971 1960BA BP BA BPLongueur 1èreClasse2èmeClasse1èreClasse2èmeClasse5 -21 -20 -21 -19 0 710 -13 -7 -5 1 10 27(*)15 -14 7 -6 16 -10 416 -14 6 -6 16 -13 120 -18 2 -10 11 -21 -1024 -15 4 -8 13 -24 -1425 -14 4 -8 13 -24 -1430 -13 6 -6 14 -26 -1632 -13 6 -6 14 -26 -1721

PONT de 20 m (étude 3D)% de dépassement à mi-travée par rapport aurèglement1971 1960BA BP BA BPLongueur 1èreClasse2èmeClasse1èreClasse2èmeClasseGRUE-16 3 -9 13 -21 -9ATF 48 t2DPPM ATT900-18 2 -10 11 -21 -103DPPM ATT900POUTRE-11 12 -3 23 -14 1Tableau n° 10Remarques :• (*) il doit y avoir très peu de ponts en BP de 10 m de portée conçus avec les règles decharges de 1960 (peut-être quelques PRAD ?). Les dépassements de 30% dessollicitations de calcul sont donc quelque peu théoriques.• Pour un pont en BP de 2 ème classe et de 15 m de portée, le dépassement atteint 20%sous les charges de 1971 et seulement 7% sous les charges de 1960. Cet écarts’explique par la prise en compte des effets des charges de type A dans lacomparaison. Celles de 1960 deviennent prépondérante sur celles de 1971 au-delàd’une dizaine de mètres de portée.• Mais, les études montrent aussi que les grues à six essieux de 72 000 kg créent desdépassements qui peuvent atteindre près de 40% ! et ne peuvent donc être autorisées àcirculer au milieu du trafic dans le cadre des règles de calcul de la figure n°4 du §6.2.2.1. Elles sont à considérer comme des convois de 3 ème catégorie .6.3 Cas des convois lourds de 3ème catégorie6.3.1 GénéralitésLes convois de 3ème catégorie doivent respecter les charges par lignes d'essieux qui sontimposées par la résistance des chaussées.Leur passage sur un ouvrage d'art est conditionnée par une étude de la force portante dupont. Bien entendu, si l'ouvrage a déjà été vérifié sous un des convois-types visés dans lacirculaire de 1983 citée ci-devant que ce convoi-type enveloppe le convoi étudié, il n'est pasnécessaire de recalculer le pont.6.3.2 Convois C1 de 94 000 kgLes convois conformes au modèle C1 (figure n°12 ci-après) peuvent, d’après la circulaire de1983, passer sans vérification sur tous les ponts en bon état de plus de 6m de largeur dechaussée sous réserve qu'ils aient été dimensionnés avec un règlement de charges modernecomme celui de 1960 ou celui de 1971 (Il ne faut pas oublier de tenir compte du gradientthermique pour certains ponts en béton précontraint. La circulaire de 1983 n’en tenait pascompte !).La circulaire de 1983 indique que le convoi doit passer seul sur l'ouvrage, au pas et dansl'axe.22

Figure n° 12Remarque : les études effectuées sur le convoi militaire PEB Leclerc développées au § 6.4.2montrent que les ouvrages conçus avec les règles de charges de 1971 ont une certaine réservede charge portante et pourraient admettre le passage du trafic fréquent en même temps que leconvoi C1 mais sous réserve d’études particulières.6.3.3 Convoi C2 de 120 000 kgLes convois conformes au convoi C2 (figure n°13) peuvent passer sans autre vérification surtous les ponts en bon état dimensionnés sous le convoi de 4 ème classe de la circulaire B.27 du11 février 1946 (char de 100 tonnes) ou le CM 120 du titre II du fascicule 61 du CPC de1971.Figure n° 1323

Remarque : les études du SETRA 2002 en cours portent aussi sur les convois C1 et C2 dansle but de donner davantage de précision sur les conditions de circulation de ces deux convois.6.4 Les convois militaires6.4.1 Les conditions de circulation des convois exceptionnels militairesL'article 229 du code de la route renvoie à l'arrêté du 13 avril 1961 qui fixe les conditionsparticulières de circulation des convois militaires. Les déplacements des convois militairesdont les caractéristiques sont hors code sont cependant à fixer par référence aux circulaires surles convois exceptionnels.6.4.2 Les problèmes posés par la circulation des convois militairesexceptionnelsLes règles de charges militaires en vigueur figurent à l’article 9 du titre II du fascicule 61 duCPC de 1971. Ces convois sont supposer circuler sur les ponts seuls et sans autre trafic.De plus, les règles de calcul anciennes du béton armé, du béton précontraint et du métal c’està dire avant les règles de calcul aux états-limites prévoyaient une majoration des contraintesadmissibles sous les charges militaires. Tout ceci ne facilite pas le travail d’un bureaud’études chargé du recalcul d’un pont existant lorsque l’on cherche a bénéficier dusupplément de charge portante apportée par le convoi militaire. Il faut faire intervenir le poidspropre dans les calculs au lieu de se contenter d’une simple comparaison entre les effets descharges d’exploitation et les effets du convoi militaire !Pour résumer : les rédacteurs des règles de charges et de calcul ont pensé temps de guerreet non temps de paix !Depuis quelques années, L’État-major de l’Armée de Terre (EMAT) se préoccupe de fairecirculer ses convois, qui n’ont pas les caractéristiques des convois-types et théoriques desrègles de charges, d’une part en temps de paix et d’autre part au milieu du trafic civil !Sont principalement concernés les deux convois suivants :• l’EFA ou Engin de Franchissement de l’Avant de 44 000 kg ;• le PEB Leclerc ou Porte Engin Blindé Leclerc de 97 000 kg.6.4.3 L’EFAIl s’agit d’un engin à deux essieux rigides d’environ 44 000 kg (essieu avant de 21 655 kg etessieu arrière de 20 910 kg) dont la géométrie est donnée par la figure n°14 ci-dessous.Figure n° 14Il existe au SETRA un guide qui donne toutes les informations nécessaire pour recalculerles ponts si besoin est. En fait, seuls les ponts les plus anciens ne sont pas susceptiblesd’accepter ce convoi mêlé au trafic civil (les deux essieux sont très éloignés ce qui fait queleurs effets sont couverts par les essieux arrières du camion Bc de 1960 et 1971 qui font24

• une meilleure prise en compte du passage des convois exceptionnels militaires enprésence ou sans la présence du trafic (une enquête EFA a été lancée récemment mais,il semble que certains des itinéraires demandés par l’EMAT ne correspondent pasexactement aux besoins des régions militaires ?) ;• la mise au point d’un code de recalcul des ouvrages anciens sous tous les types detrafic. Ce chantier est à entreprendre ;• la gestion des ouvrages existants dont la capacité portante n’est pas toujourscorrectement connue des gestionnaires.Pour terminer, il faut rappeler que très prochainement, l’Eurocode "charges" va êtred’application obligatoire pour la conception et le dimensionnement des nouveaux ponts.Ce texte est basé sur les études statistiques de trafic routier en partie réalisées en France par leréseau technique du Ministère de l'Equipement. Ce document propose des règles permettantde combiner les convois exceptionnels et la circulation des autres véhicules. L'Eurocodepermettra donc de dimensionner au mieux les nouveaux ponts sous réserve que soientcorrectement fixées, afin de ne pas hypothéquer l’avenir, certaines règles laissées à ladiscrétion des États dans le document d’application nationale voire dans d’autres textes, àsavoir :• les catégorie de convois à prendre en compte et quelles types de convois sont couvertspar les charges normales suivant la classe du pont (il serait souhaitables que certainescatégories de grues automotrices puissent circuler partout pour des raisons évidentes) ;• le passage ou non sur les bandes d'arrêt d'urgence (l’interdiction compromet tout futurélargissement de l’ouvrage sauf si les renforcements nécessaires aient été étudiés auniveau du projet et que cette étude soit conservée dans le dossier de l’ouvrage !) ;• la prise en compte ou non d'un coefficient de majoration dynamique (la non prise encompte d’un coefficient de majoration dynamique est une aberration sauf pour lesconvois très lourds et très encombrants qui effectivement se déplacent à faiblevitesse) ;• comment vérifier les anciens ouvrages sous ces nouvelles règles…Un point n’a pas été abordé dans le présent document, celui de l’utilisation des notions defiabilité (méthodes d’évaluation des ouvrages par les méthodes probabilistes). Ces méthodesont fait l’objet d’une remarquable étude de Christian Crémona du LCPC qui doit paraître sousforme d’un guide de l’AFGC. Elles sont l’avenir mais, elles ne pourront passer dans lesmœurs que si sont mis au point des dossiers modèles pour les différents types d’ouvrages. Ilfaut aussi rappeler qu’elles nécessitent pour pouvoir être appliquées des données, enparticulier, sur le trafic réel sur l’ouvrage, la résistance des matériaux constitutifs… Il doitêtre souligné qu’elles ont été utilisée pour mettre au point les règles de charges de l’Eurocodeet qu’elles pourraient être utilisées pour mettre au point le code de recalcul visé ci-dessus.ABREVIATIONS :&&&&&&&EFAPEB ou EPBPTCPTRPTRARSRJEngin de Franchissement de l'avantPorte-engin-blindé ou Engin-porte-blindéPoids total en chargePoids total roulantPoids total roulant autoriséRoue simpleRoue jumelée27

RÉFÉRENCES VISÉES DANS LE PRÉSENT DOCUMENT[1] Fascicule spécial n°75-92 bis circulaire n°75-173 du 19 Novembre 1975, des Ministères de l'Intérieur,de l' Équipement et de l'Industrie et de la Recherche, relative aux conditions d'instruction et de délivrance desautorisations de transport exceptionnel et de circulation des ensembles de véhicules comportant plusieursremorques.[2] Circulaires n°85-63 du 30 Août 1985 modifiant et complétant des dispositions relatives aux charges dela circulaires n°75-173 du 19 Novembre 1975. (voir aussi le décret n°88-848 du 28 Juillet 1988 modifiant leCode de la Route sur les charges à l'essieu).[3] Lettre-circulaire R/EG.3 de la Direction des Routes et du Service de l'entretien, de la réglementation etdu contentieux du 20 juillet 1983 (Définition des convois -types et règles pour la vérification des ouvrages d'art).[4] Ponts métalliques et mixtes - résistance à la fatigue - guide de conception et de justifications (SETRA -CTICM - SNCF Mai 1996 - F.9611).[5] Circulaire n°91-84 du 20 décembre 1991 sur les conditions de circulation des grues automotrices dontles dimensions ou la masse excèdent les limites autorisées par le Code de la Route[6] Circulaire n° 99-56 du 6 janvier 1999 relative à la circulation des grues automotrices dont lesdimensions et/ou la masse excèdent les limites autorisées par le Code de la Route (incidences de la modificationde l’article R 57 c’est à dire des 5 000 kg/m entre essieux extrêmes).[7] Eurocode 1 partie 3 actions dues au trafic sur les ponts.AUTRES RÉFÉRENCES• Circulaire n°89-52 du 22 Août 1989 relative à la circulation des transports exceptionnels sur autoroutes.• Circulaire n°92-53 du 15 septembre 1992 relative à la circulation des grues automotrices dont lesdimensions et/ou la masse excèdent les limites autorisées par le Code de la Route.• D. Poineau 1997. Les transports exceptionnels et les ouvrages d'art – Revue Générale des Routes horssérie 1-1997.&&&&&&&&&&28