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Viaduc de Millau: un record mondial de hauteur, un ouvrage haute technicité

"Viaduc de Millau:" un record mondial de hauteur, un ouvrage haute technicité

Dessiné par l’architecte anglais Lord Norman Foster, le viaduc de Millau est un ouvrage de 310 millions d’euros, financé et réalisé par le groupe Eiffage dans le cadre d’une concession. Sa filiale, la Compagnie Eiffage du viaduc de Millau, est concessionnaire de l’ouvrage pour 75 ans. Ce viaduc, d’une hauteur de 343 m au sommet des pylônes, est le dernier maillon de l’autoroute A75 Clermont-Ferrand - Béziers. La recherche d’un ouvrage esthétique a conduit au principe d’un viaduc multihaubané, composé de piles minces, aux lignes élancées et d’un tablier très léger, effleurant la vallée en sept points seulement (hors culées). Le franchissement du viaduc est payant. Une barrière de péage est installée.

Des piles et des culées en béton haute performance

La particularité des sept piles est une variation constante de leur géométrie :creuses, leur forme en losange tronqué évolue jusqu’à se dédoubler en fourche fine sur les derniers quatre vingt-dix mètres. Pour Eiffage TP, chaque levée des coffrages métalliques autogrimpants est différente avec une succession de surfaces gauches et d’angles évoluant imperceptiblement. D’une surface de 200 m2 à la base de la pile, on finit pour les deux branches finales avec une surface porteuse totale d’à peine 30 m2 au sommet. Sur cette sorte de diapason, s’appuient le tablier mais aussi les pylônes métalliques de 90 mètres de haut. Un béton haute performance est produit sur site par deux centrales .

Un tablier et des pylônes en acier

Le tablier métallique présente plusieurs avantages:

 

  • sa légèreté permet de réduire le nombre de haubans et d’alléger leur maintenance ultérieure
  • longévité et stabilité dans le temps des performances de l’acier
  • une préfabrication d’éléments de grande qualité dans les usines d’Eiffel à Lauterbourg et à Fos-sur-Mer, puis un assemblage et un poussage réalisés à partir de l’autoroute, à l’abri du vent
  • faire travailler les ouvriers 96% de leur temps sur des plates-formes et non en grande hauteur. Le choix de pylônes en acier (posés en Y renversé) permet un allègement supplémentaire de la structure.

Un lançage sur palées provisoires

Une fois les piles et culées en béton terminées, le tablier est lancé depuis des plates-formes situées en bordure de Causses, de chaque coté du Tarn. De part et d’autre, une travée métallique, équipée d’un pylône à l’une de ses extrémités et de haubanages provisoires, avance par poussages successifs (sur 171 m chaque fois). Elle progresse ainsi vers les appuis définitifs en s’appuyant sur des palées provisoires (étaiements intermédiaires de grande hauteur placés entre deux piles). Les deux éléments de tablier se rejoignent au dessus du Tarn, où ils sont alors soudés. Les cinq autres pylônes sont acheminés depuis leur aire de préfabrication jusqu’à leur position définitive puis basculés grâce à un dispositif utilisé pour les colonnes de distillation dans les raffineries. Les haubans sont alors montés et tendus. Une fois l’ouvrage réglé, les palées sont démontées.

Zoom sur la précontrainte des piles

Le viaduc de Millau est soutenu par 7 piles formées d’une partie monolithique à partir du sol jusqu’au niveau -90m et de 2 demis fûts jusqu’au chevêtre de la pile (sauf P7 composée directement de 2 fûts). Les piles ont une hauteur (hors semelle) de 78 à 245m. Chacun de ces demis fûts est précontraint par par 8 câbles 19T15S intérieurs (tubes acier (101,6mm). 4 câbles partent du niveau -98m et 4 du niveau - 60m;ils débouchent tous au niveau du chevêtre. Les ancrages inférieurs débouchent dans la pile à travers un bossage coulé en seconde phase.

Cette précontrainte a pour but de compenser les effets de soulèvement dus au vent, de limiter les fissurations dues aux effets thermiques et de limiter la fatigue sous efforts alternés.

L’ensemble de la précontrainte représente environ 200 tonnes d’armatures et 224 ancrages 19T15S. Le délai global de la réalisation de la précontrainte d’une pile est d’environ 3 semaines.
L’enfilage des armatures est réalisé depuis le sommet de la pile, les torons étant enfilés directement à travers le disque d’ancrage et bloqués à l’aide d’une clavette pour éviter tout glissement. L’ancrage inférieur est muni d’un tube obturé à son extrémité par sécurité. 

Les mises en tension des câbles sont uniquement faites depuis le sommet de la pile.
La précontrainte des piles aide à la stabilité contre les forces du vent et élimine les fissures dues aux différences de changements de température et à la fatigue résultant des charges dynamiques. Un total de 200t de précontrainte d’acier et des ancrages 224 MA 19-0.6" ont été fournis. Le temps de construction par pile était d’environ 3 semaines.

Les torons ont été directement installés à partir de l'ancrage supérieur par le plat d'ancre et tenues en place par des cales pour l’abaisser ensuite en position finale. L'ancrage inférieur comporte un chapeau tubulaire qui s’adapte au bout du tendon.

L’injection est de loin l’opération la plus délicate. Un essai a d’ailleurs été réalisé en grandeur nature à l’intérieur d’une des piles du Viaduc de Verrières situé non loin de Millau. Cet essai a permis de valider le matériel, la fabrication du coulis et la procédure d’injection. L’injection (Superstresscem) se déroule en 3 étapes. Par souci de sécurité, un “bouchon ” en coulis est préalablement réalisé au niveau de l’ancrage inférieur afin d’éviter toute fuite incontrôlable d’un capot lors de l’injection de la colonne de 98m de coulis. Après durcissement du “bouchon ”, l’injection est réalisée du “bouchon ” jusqu’à -0,1m soit sous le disque d’ancrage supérieur. Ici le coulis réalise naturellement son exsudation (2%) et sa réabsorption (quasi totale). A noter qu’ici une exsudation de 2 % représente plus de 2 m de câble. Une fois la réabsorption réalisée (environ 24h00) et la prise de coulis faite, le complément de coulis est réalisé à l’aide d’un pompe manuelle à une pression de 5 bars.

Pour des raisons de logistique, le poste de fabrication du coulis est installé en pied de pile alors que le poste d’injection est placé lui au niveau de la plateforme à -90m près des ancrages inférieurs. Un système de rotation de 3 cuves d’entretien permet à la grue d’alimenter en permanence le poste d’injection. Par sécurité des évents doubles ont été placés aux différents paliers intermédiaires des fûts et le volume d’une cuve correspond au volume injecté entre chaque palier. En cas de défaillance de la grue, le système de doublement des évents permet la reprise de l’injection ultérieurement.

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