MANUEL DE CONCEPTION HYDRAULIQUE DES PONTSProcdure pour la ralisation des tudes hydrauliques JANVIER 2005

MANUEL CONCEPTION HYDRAULIQUE DES PONTSTABLE DES MATIRES

CHAPITRE 1 GNRALITS

CHAPITRE 2 PROCDURE

ANNEXE A FIGURES

ANNEXE B RAPPORTS DE CONCEPTION HYDRAULIQUE

CHAPITRE 1 GNRALITSTABLE DES MATIRES

1.1 1.2 1.3 1.4

OBJET DOMAINE DAPPLICATION EXIGENCES GNRALES CONCEPTION PRLIMINAIRE ET FINALE

1-1 1-1 1-1 1-2

Figure 1.4-1 Organigramme de la procdure de la conception hydraulique prliminaire Figure 1.4-2 Organigramme de la procdure de la conception hydraulique finale

1.1

OBJET

Le prsent manuel tablit les rgles et procdures suivre pour la conception hydraulique de ponts.

1.2

DOMAINE DAPPLICATION

Le manuel sadresse aux ingnieurs et techniciens travaillant dans le domaine de la conception hydraulique des ponts. Il a pour objectif de faciliter la comprhension des normes de conception et den uniformiser linterprtation ainsi que lapplication. Si sa mise en pratique est ncessaire pour luniformisation des rgles de lart, elle ne doit pas restreindre linitiative personnelle, ni empcher le recours de nouvelles mthodes concernant la conception hydraulique dun ouvrage.

1.3

EXIGENCES GNRALES

Le Guide to Bridge Hydraulics de lAssociation des transports du Canada (ATC) est la rfrence principale pour la conception hydraulique des ponts. Il est constitu des sept chapitres suivants : Chapitre 1 Chapitre 2 Chapitre 3 Chapitre 4 Chapitre 5 Chapitre 6 Chapitre 7 Introduction Basic hydraulic consideration Hydrologic estimates Waterway design and analysis Scour protection and channel control Hydraulic aspects of construction, inspection and maintenance Special problems

De faon gnrale, la conception hydraulique dun ouvrage dart doit tenir compte des exigences du Tome III Ouvrages dart des normes du ministre des Transports du Qubec (MTQ), de la norme CAN/CSA-S6-00 Code canadien sur le calcul des ponts routiers et des instructions contenues dans le prsent manuel.

1-1

Les manuels suivants contiennent des informations supplmentaires relatives aux sujets traits dans le prsent manuel. Manuel de conception des ponceaux du MTQ; Manuel de conception des structures, Volume 1, du MTQ; Manuel dinspection des structures, Instructions techniques, du MTQ; MTC Drainage Manual, Ministry of Transportation and Communications of Ontario; Evaluating Scour at Bridges (HEC 18), FHWA, U.S. Department of Transportation.

1.4

CONCEPTION PRLIMINAIRE ET FINALE

Les avantages d'une bonne conception hydraulique sont considrables, tant sur le plan hydraulique que sur le plan conomique et environnemental. En effet, une bonne conception hydraulique peut entraner une diminution des cots de construction de faon apprciable et une rduction des problmes hydrauliques long terme tels que l'rosion des berges, l'affouillement de lits de cours d'eau, les embcles de glaces et de dbris, etc. Pour plusieurs traverses de rivire, il est ncessaire de diviser la conception hydraulique en deux phases; prliminaire et finale. Ceci parce que l'tude gotechnique pour les fondations et le relev d'arpentage ne peuvent souvent tre entrepris avant de s'tre form une bonne ide sur la localisation, la longueur et l'amnagement du futur pont. Le but de la conception prliminaire est de fournir cette information. Le stade de la conception prliminaire se termine gnralement par une srie de recommandations provisoires. Lorganigramme la figure 1.4-1 illustre la procdure de la conception prliminaire. La conception hydraulique finale est entreprise lorsque l'tude gotechnique et le plan de topographie du site sont disponibles. ce stade, la localisation, la longueur et l'amnagement du pont sont finaliss et les dtails essentiels, tels que la protection contre l'affouillement, sont dtermins. La conception hydraulique se termine par la prparation d'un rapport regroupant les recommandations finales. Plus tard, les aspects hydrauliques du plan du pont prpar par le concepteur de la structure, sont examins des fins de commentaires. Lorganigramme la figure 1.4-2 illustre la procdure de la conception hydraulique finale.

1-2

Figure 1.4-1 Organigramme de la procdure de la conception hydraulique prliminaire

1-3

Figure 1.4-2 Organigramme de la procdure de la conception hydraulique finale 1-4

CHAPITRE 2 PROCDURE TABLE DES MATIRES

2.1

CONCEPTION PRLIMINAIRE tape tape tape tape 1 2 3 4

2-1

tape 5 tape 6 tape 7 tape 8 tape 9 tape tape tape tape tape 10 11 12 13 14

Assembler et examiner les donnes Vrifier les contraintes externes de la conception hydraulique Raliser lenqute sur le terrain Dterminer la crue normale de conception et les eaux hautes normales de conception Choisir la localisation et lalignement du pont valuer le rendement hydraulique des ponts existants Dterminer la largeur de louverture provisoire pour la crue normale de conception Choisir llvation du soffite pour la crue normale de conception Choisir un arrangement provisoire des traves pour la crue normale de conception tablir le profil des approches pour la crue normale de conception Vrifier le besoin dune structure de dcharge valuer le potentiel dinondation en amont Prparer le rapport hydraulique prliminaire Solliciter les commentaires des autres intervenants

2.2

CONCEPTION FINALE tape tape tape tape tape tape tape tape tape tape tape tape tape 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Assembler et examiner les donnes finales Calculer le remous Estimer llvation du lit affouill Choisir la protection structurale contre laffouillement valuer la protection contre laffouillement pour la crue de vrification Finaliser la conception hydraulique Dterminer la protection non structurale Dterminer les charges dues la glace Concevoir les travaux auxiliaires Prparer le rapport et les recommandations finales Solliciter les commentaires des autres intervenants Examiner les plans prliminaires du pont Documenter la conception hydraulique

2-18

2.1

CONCEPTION PRLIMINAIRE

TAPE 1 1)

ASSEMBLER ET EXAMINER LES DONNES

Assembler l'information ncessaire Cela comprend : les cartes topographiques; le plan et le profil prliminaires de la route ou une photographie arienne montrant une traverse propose; des photographies ariennes du site; le plan topographique et bathymtrique, si disponible ce stade de l'tude; les dossiers structuraux existants, y inclus les plans et les donnes des fondations; les dossiers de conception hydraulique pour les traverses situes proximit; les cartes de sol; les dossiers d'inspection et d'entretien des ponts existants; les informations du ministre de l'Environnement, telles que : les cartes de risque d'inondation, si disponibles les niveaux d'eau et les dbits sur son rseau de stations de jaugeage la prservation de l'environnement et les rapports qui s'y rattachent les plans de drainage municipaux, les profils, les rapports les informations sur les poissons, la qualit de l'eau, les problmes environnementaux, etc.; les tudes de drainage agricole disponibles dans les municipalits rgionales de comt (MRC).

2)

Examiner les donnes et noter les conditions spciales du site Examiner les notes des enqutes sur le terrain et les autres donnes disponibles, et noter toutes les conditions spciales tre considres lors d'une conception hydraulique. Cela comprend : les conditions anormales de glaces, de dbris ou la prsence de castors; les conditions anormales d'coulement en aval, telles que la prsence d'un lac ou d'une rivire importante; 2-1

le changement potentiel du rgime d'coulement du cours d'eau, tel que la dmolition ventuelle d'un barrage; l'coulement travers champs contournant le site d'un pont lors des crues majeures; la dgradation ou la sdimentation du lit d'un cours d'eau; le creusage ou l'largissement artificiel d'un canal; le matriau du lit trs affouillable, tel que le sable; l'affouillement excessif ou les dommages aux ponts existants; l'rosion importante des berges; les glissements de terrain existants ou potentiels; les proprits en amont probablement affectes par la traverse; les proprits en aval potentiellement affectes; les problmes d'inondation; les droits de navigation, de rcration ou autres relatifs l'eau; les projets de prservation de l'environnement affectant possiblement la traverse; les problmes environnementaux ou leurs exigences; les changements gomorphologiques potentiels du lit du cours deau.

TAPE 2

VRIFIER LES CONTRAINTES EXTERNES DE LA CONCEPTION HYDRAULIQUE

Vrifier les exigences des autres intervenants en regard de l'amnagement de plaines inondables, de la navigation et des aspects environnementaux ou autres. Ces exigences doivent tre soigneusement examines pour leur efficacit tant sur le plan pratique que sur le plan rentable. Les intervenants concerns peuvent tre : les Units environnementales du MTQ; le ministre de l'Environnement; la Garde ctire canadienne, le ministre des Pches et Ocans Canada, pour la navigation, etc.; les municipalits; Hydro-Qubec; Les compagnies de chemin de fer; Les exploitants du cours deau.

2-2

TAPE 3

RALISER L'ENQUTE SUR LE TERRAIN

Les enqutes sur le terrain doivent tre ralises pour toutes les traverses de cours d'eau, en se rfrant au chapitre 2 du Manuel de conception des ponceaux du MTQ, et son formulaire d'enqute comme guide. TAPE 4 DTERMINER LA CRUE NORMALE DE CONCEPTION ET LES EAUX HAUTES NORMALES DE CONCEPTION

1)

Dbit de la crue normale de conception QNC e) Dterminer la priode de retour en fonction de la classification fonctionnelle de la route. Se rfrer au tableau 2.1-1 du chapitre 2, Tome III Ouvrages d'art, des normes du MTQ. a) Dterminer QNC en utilisant les diffrentes mthodes de calcul de dbit. Se rfrer au chapitre 3 du Guide to Bridge Hydraulics de lATC, la section 2.1.3.1 du chapitre 2, Tome III Ouvrages dart, des normes du MTQ et au chapitre 3 du Manuel de conception des ponceaux du MTQ.

2)

E.H. correspondant QNC (E.H.NC) Les niveaux des eaux hautes (E.H.) sont ncessaires pour calculer au droit du pont laffouillement et le remous, pour tablir llvation du soffite et du profil de la route. Nous vous rfrons la section 3.5 du Guide to Bridge Hydraulics de lATC, la section 2.1.3.2 du chapitre 2, Tome III Ouvrages dart des normes du MTQ et aux instructions suivantes pour des informations additionnelles. Pour plusieurs traverses, le niveau des E.H. est le niveau d'eau correspondant QNC avec les conditions normales d'coulement en eau libre, c'est--dire avec l'coulement contrl par la pente et la rugosit du cours d'eau et de sa plaine inondable. d'autres traverses, des niveaux des eaux hautes additionnels peuvent tre ncessaires pour tenir compte des embcles de glaces, des contrles en aval et d'autres considrations telles que les exigences de la navigation. Par exemple, une traverse de rivire juste en amont d'un lac ayant des variations cycliques de niveaux d'eau qui peuvent demander diffrents niveaux des E.H. pour les raisons suivantes : le calcul de l'affouillement; le calcul du remous; ltablissement de l'lvation du soffite; ltablissement du profil d'approche minimum; la navigation.

2-3

La figure 2.1, lannexe A, illustre cet exemple de diffrents niveaux des E.H. ncessaires pour la conception et la figure 2.2 illustre lexemple dune traverse dun tributaire dun cours deau.

1)

Estimation du niveau des eaux hautes (E.H.) Les mthodes destimation des E.H. pour diffrents types de crues sont : E.H. bas sur les donnes de terrain; E.H. bas sur les donnes enregistres; E.H. bas sur le calcul de la relation niveau-dbit; E.H. bas sur les calculs du profil de la surface de leau; E.H. lors des embcles de glaces; E.H. pour la navigation; E.H. des cartes de risque dinondation.

Se rfrer la section 3.5 du Guide to Bridge Hydraulics de lATC et aux instructions suivantes pour des informations additionnelles. a) Niveau des eaux hautes (E.H.) bas sur les donnes de terrain L'information obtenue lors de l'enqute sur le terrain est souvent suffisante pour fournir un niveau des E.H. fiable pour des conditions normales et anormales d'coulement et pour les exigences de la navigation. Toutefois, on doit prendre soin de faire la distinction entre les diffrents types de niveaux des E.H. mentionns dans les pages prcdentes. On entend par conditions anormales dcoulement, un coulement qui est influenc soit par un lac, une rivire, un barrage, la mare, etc., ainsi que par les embcles de glaces ou de dbris. L'information sur le terrain est normalement obtenue partir d'inspections de la traverse propose et des ponts existants et des interviews avec le personnel d'entretien et les rsidants. De nombreux dtails sont fournis au chapitre 2 du Manuel de conception des ponceaux du MTQ. Les donnes notes sur le formulaire d'enqute sur le terrain doivent tre rsumes et les rsultats soigneusement vrifis, valus et examins avec attention de faon pouvoir se former une opinion sur leur fiabilit. Le but est d'arriver un niveau des E.H. ayant une priode de retour comparable celle du dbit de conception. En pratique, on peut faire seulement une approximation grossire de la priode de retour d'une crue passe moins que des enregistrements d'coulement soient disponibles. Dans les cas simples, le niveau des E.H. signal sera le plus haut not durant la priode d'observation, prfrablement de 25 50 ans, laquelle peut tre considre comme sa priode 2-4

de retour. Si le plus haut niveau des E.H. excde de beaucoup le deuxime plus haut, c'est probablement que la crue en tait une extrme laquelle une priode de retour fiable ne peut tre assigne, ou peut avoir t engendre par un vnement exceptionnel, tel que la rupture d'un barrage ou un glissement de terrain. L'information prcise sur le deuxime plus haut niveau des E.H. durant la priode d'observation doit alors tre obtenue, en estimant que la priode de retour peut normalement tre la moiti de la priode d'observation. On doit prendre soin de distinguer entre le niveau d'eau de glace libre et celui cr par les embcles de glaces et de dbris. Lautre niveau des eaux hautes sur lequel un effort doit porter est le niveau des eaux hautes annuelles qui correspond llvation moyenne des crues maximales atteintes normalement tous les ans. Ce niveau, souvent atteint lors des crues du printemps, laisse sur le terrain des indices plus facilement dtectables par les observateurs. Ce niveau est utile pour calibrer un calcul de la relation-dbit qui reflte les conditions annuelles observes.

b) Niveau des eaux hautes (E.H.) bas sur les donnes enregistres Idalement, le niveau des E.H. utilis pour la conception devrait tre driv d'enregistrements sur une longue priode pour lesquels plusieurs dtails sur les facteurs externes, tels que les embcles de glaces, sont disponibles. Cette situation arrive rarement, et on doit par consquent utiliser les enregistrements disponibles de toutes sortes, tels que : les courbes et tableaux de niveau-dbit; les donnes sur le niveau des lacs; les donnes sur les mares; les observations historiques faites par d'autres organismes.

Il est remarquer que certaines donnes mentionnes ci-dessus sont consultables sur les sites Internet des diffrents organismes publics.

i) Donnes de niveau-dbit enregistres Courbe niveau-dbit Une courbe niveau-dbit est un graphique reprsentant une srie de hauteurs d'eau en fonction des dbits correspondants. La courbe peut tre trace partir des tableaux de niveau-dbit habituellement fournis, pour les stations de cours d'eau jaugs, par le Centre dexpertise hydrique du Qubec, agence du ministre de l'Environnement. Les courbes niveau-dbit peuvent tre transposes des traverses voisines si les conditions hydrauliques sont similaires. 2-5

ii) Donnes sur les niveaux de lac Des enregistrements de niveaux deau pour certains lacs du Qubec sont disponibles au Centre dexpertise hydrique du Qubec, agence du ministre de l'Environnement.

iii) Donnes sur les mares La principale source de donnes sur les mares est la publication annuelle par le ministre de Pches et Ocans Canada des six volumes des Tables des mares et courants du Canada. Les volumes 2, 3 et 4 couvrent l'tendue de la province de Qubec.

iv) Observations historiques par d'autres organismes Les sources possibles d'observations historiques sont les municipalits, Hydro-Qubec, les consultants en drainage, les exploitants de marina, les policiers, les socits historiques, etc. Ces sources sont gnralement fiables, mais lorsque cela est possible, l'information doit tre vrifie par d'autres moyens.

c) Niveau des eaux hautes (E.H.) bas sur le calcul de la relation niveau-dbit Cette mthode dcoulement aire-pente est prsente aux sections 4.4, 4.5 et 4.6 du Manuel de conception des ponceaux du MTQ. Cette mthode peut aussi tre rassemble dans un programme informatique. Les rsultats doivent tre calibrs en fonction des donnes des niveaux des E.H. obtenus lors de lenqute sur le terrain.

d) Niveau des eaux hautes (E.H.) bas sur les calculs du profil de la surface de l'eau Si l'coulement des eaux est influenc soit par un lac, un rservoir ou une rivire importante, comme cela est illustr aux figures 2.1 et 2.2, la surface d'coulement ne sera pas parallle au lit du cours d'eau sur une assez longue distance et la mthode d'coulement aire-pente cite la sous-section prcdente n'est pas directement applicable. Dans de tels cas, la mthode du calcul de remous par tapes peut tre utilise pour calculer les profils d'coulement des eaux. tant donn que le temps pris pour calculer le remous par tapes est trs long, 2-6

l'utilisation de programmes informatiques devient trs avantageuse. Des logiciels tablis pour ce calcul, tels que HEC-RAS et WSPRO, calculent et tracent le profil de la surface de l'eau toutes les sections transversales pour des coulements infracritiques et supercritiques, et permettent de tenir compte des effets des obstructions l'coulement tels que des ouvrages hydrauliques.

e) Niveau des eaux hautes (E.H.) lors des embcles de glaces Se rfrer la section 4.6 du Guide to Bridge Hydraulics de lATC, larticle 3.12 du Code canadien sur le calcul des ponts routiers, la section 2.3.5 du Manuel de conception des ponceaux et aux instructions suivantes pour des informations additionnelles. Comme cela a t mentionn prcdemment, les embcles de glaces engendrent parfois des niveaux des E.H. beaucoup plus hauts que ceux prsents dans des conditions d'coulement en eau libre. Il existe des mthodes analytiques pour prdire les niveaux des E.H. lors des embcles de glaces, mais il est peu probable qu'elles donnent des rsultats acceptables surtout l o il y a dbordement du lit mineur. Par consquent, la fiabilit doit tre place sur l'information reue lors de l'enqute sur le terrain. Aux sites avec des conditions svres de glaces, la hauteur probable de l'enchevtrement des blocs de glaces au-dessus du niveau des E.H. doit tre considre pour l'tablissement de l'lvation du soffite du pont. Sur certains cours d'eau, les blocs de glaces peuvent monter de plusieurs mtres au-dessus du niveau gnral de l'embcle de glaces.

f) Niveau des eaux hautes (E.H.) pour la navigation Le niveau des E.H. doit tre le niveau d'eau maximum qui arrive durant la priode de navigation. Ce niveau doit tre bas sur des observations personnelles faites durant l'enqute sur le terrain, sur des discussions avec les exploitants de marinas et les autres usagers, et les exigences de l'organisme ayant juridiction sur la navigation. Dans le cas dun cours deau assujetti la Loi sur la protection des eaux navigables, les critres de navigabilit sont tablis par la Garde ctire canadienne. Se rfrer la section 2.1.4.2 du chapitre 2, Tome III Ouvrages dart des normes du MTQ.

2-7

g) Niveau des eaux hautes (E.H.) des cartes de risque d'inondation Des cartes de risque d'inondation des principaux cours d'eau du Qubec sont disponibles au Centre dexpertise hydrique du Qubec. Ces cartes donnent la zone d'inondation de la crue centennale et la limite de la crue de 20 ans. Les profils en long du plan d'eau de cette rivire pour ces deux crues sont galement disponibles. Ces niveaux des E.H. doivent tre vrifis par les donnes de l'enqute sur le terrain et par les calculs hydrauliques.

TAPE 5

CHOISIR LA LOCALISATION ET L'ALIGNEMENT DU PONT

Se rfrer aux sections 2.2 et 2.3 du Guide to Bridge Hydraulics de lATC et aux instructions suivantes pour des informations additionnelles. Un des facteurs hydrauliques les plus importants dans la localisation d'un pont est la stabilit du canal de la rivire. Un canal stable ne change pas de dimension, de forme et de localisation avec les annes. Un canal instable est celui dont les changements avec le temps sont assez importants pour devenir un facteur significatif dans la planification ou l'entretien du systme routier et des structures qui en font partie. Une indication de la stabilit de l'ensemble d'une rivire est donne par la forme du canal. Cette dernire peut tre droite, canaux multiples (entrelace), mandres, ou une combinaison de ces formes. Le cours d'eau droit est habituellement stable, celui canaux multiples est gnralement trs instable et celui mandres est modrment instable. Sur plusieurs cours d'eau naturels, il y a une relation entre les dimensions du canal, la pente, les matriaux environnants et le dbit dominant, habituellement d'une priode de retour de 2 10 ans. Un changement de l'une de ces variables peut entraner un changement de l'une ou de plusieurs des autres variables. Les effets suivants peuvent influencer la localisation et la conception d'une traverse de cours d'eau : laffouillement du lit dans un canal rosif rtrci par un pont; lorsque la pente d'un canal est augmente par une limination de mandres, etc., le canal tendra retourner une pente plus faible en dgradant son lit; la protection des berges pour prvenir le changement de l'alignement du lit un point peut acclrer l'rosion ailleurs; l'rosion un point dans un canal est normalement accompagne par une sdimentation un autre point;

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sur une priode de plusieurs annes, un canal peut se dplacer et reprendre sa position initiale plusieurs reprises; une augmentation d'un dbit dominant, par exemple lors d'un dbordement provenant d'un autre bassin versant, augmentera la profondeur et la largeur du canal; la prsence dobstacles, tels quun embcle de glaces. l'tape prliminaire, le pont doit tre localis et align aussi prcisment que possible, puisque cette information est une base pour la localisation des trous de sondage de l'tude gotechnique. l'tape finale, lorsque le rapport de l'tude gotechnique est disponible, quelques ajustements peuvent tre ncessaires.

Lignes directrices gnrales La localisation et l'alignement provisoires choisis durant l'enqute sur le terrain doivent tre rviss au bureau l'aide des plans et des photographies ariennes, et tous les ajustements ncessaires doivent tre faits conformment aux directives suivantes :

Localisation gnrale Si possible, il faut localiser la traverse sur un tronon stable d'un canal. Un tronon relativement rectiligne est prfrable, mais une traverse acceptable peut parfois tre trouve au point culminant d'une courbe stable. Il faut s'assurer que le cot de relocalisation d'une route propose vers un tronon stable d'un canal nest pas plus important que le cot des travaux d'amnagement d'une protection sur la section instable d'un canal. Il faut viter les secteurs problmes vidents, tels que les glissements de terrain qui peuvent normalement tre identifis partir de photographies ariennes.

Localisation et alignement des cules et des piles Aprs avoir choisi la localisation gnrale du pont, les cules peuvent tre positionnes relativement au canal. Les cules et les piles doivent normalement tre alignes avec la direction de lcoulement. De plus, les piles doivent tre alignes de faon satisfaire, si possible, tous les coulements. Les colonnes circulaires doivent tre utilises lorsque la direction de lcoulement change considrablement lors des variations des niveaux deau. Les angles de biais doivent normalement tre infrieurs 45, et de prfrence beaucoup moins. Se rfrer la section 2.1.3.2, du chapitre 2, Tome III Ouvrages dart, des normes du MTQ.

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TAPE 6

VALUER LE RENDEMENT HYDRAULIQUE DES PONTS EXISTANTS

valuer en dtail seulement le rendement des ponts qui se conforment l'enqute sur le terrain et ceux dont l'hydraulique est comparable celui de la traverse propose. Les feuillets de l'enqute sur le terrain Structure existante et Information locale et les autres renseignements doivent tre examins en se rfrant aux points qui suivent, et le rendement hydraulique du pont doit tre estim comme inadquat , satisfaisant ou probablement surdimensionn . Ces points concernent : lge du pont; lampleur des crues observes, par exemple le pont a pris une crue de 50 ans; lcoulement de dcharge au-dessus de la route ou travers les structures de dcharge; le rehaussement antrieur du profil des approches au pont; laffouillement, par exemple les dimensions et la profondeur de la fosse d'affouillement; la sdimentation; le dommage caus par l'affouillement, et la rparation du pont qui sensuit, y compris la perte du pont; la glace ou les autres dommages au pont lors des crues; les conditions de fondation comme la nature des sols et le type de fondation; un remous excessif; lrosion excessive du canal en aval; les embcles de glaces ou de dbris causs par le pont; le rehaussement antrieur du tablier pour augmenter la hauteur libre; le dbordement de bassin versant et autres contournements de l'coulement; dautres facteurs influenant la capacit hydraulique du pont.

TAPE 7

DTERMINER LA LARGEUR D'OUVERTURE PROVISOIRE POUR LA CRUE NORMALE DE CONCEPTION

Chaque fois que c'est possible, il faut utiliser plus qu'une des approches donnes ci-dessous et comparer les rsultats. Comme l'information sur la nature des sols n'est habituellement pas disponible cette tape, il faut donner plus de poids aux mthodes 1) et 2). Si les rsultats diffrent grandement, il faut examiner les raisons.

2-10

1)

Largeur base sur la largeur au miroir Se rfrer la section 2.1.4.2 du chapitre 2, Tome III Ouvrages dart, des normes du MTQ et aux instructions suivantes pour des informations additionnelles. En premire analyse, nous considrons que la largeur de l'ouverture doit habituellement se rapprocher de la largeur au miroir, au niveau des eaux hautes annuelles, l'endroit du secteur immdiat de la traverse du cours d'eau. Lorsque l'information disponible le permet, une section transversale du lit du cours d'eau, reprsentative du secteur immdiat de la traverse propose, prise perpendiculairement la direction naturelle de l'coulement des eaux, est tablie pour faire le calcul de la largeur au miroir.

2)

Largeur base sur les ponts existants Examiner les rsultats des valuations effectues l'tape 6 et slectionner les largeurs minimales d'ouverture existantes qui se sont montres adquates pour le QNC. Cela peut fournir un bon guide pour dimensionner la nouvelle structure, pourvu que les conditions soient comparables.

3)

Largeur base sur lvaluation prliminaire de l'affouillement L'information sur les sols n'est gnralement pas disponible l'tape de la conception prliminaire. Les conditions de sol doivent tre dduites partir de donnes observes ou partir des informations contenues dans les dossiers des ponts existants. partir des informations disponibles, il faut valuer sommairement les probabilits daffouillement dans le secteur du pont.

TAPE 8

CHOISIR L'LVATION DU SOFFITE POUR LA CRUE NORMALE DE CONCEPTION

La hauteur libre entre le soffite de la structure et le niveau des E.H. dtermin conformment ltape 4 doit tre suffisante pour prvenir les dommages par laction de lcoulement des eaux, des glaces et des dbris. Se rfrer la section 2.1.4.2 du chapitre 2, Tome III Ouvrages dart, des normes du MTQ et aux instructions suivantes pour des informations additionnelles. 1) 2) Choisir la hauteur libre de base partir de la section 2.1.4.2. Additionner la hauteur libre au niveau des E.H. pour obtenir l'lvation minimale du soffite. Avec un profil de route en pente, la hauteur libre doit normalement tre l'extrmit basse du soffite. 2-11

3)

Calculer le profil requis de la route en additionnant lpaisseur estime du tablier du pont llvation minimale du soffite. S'il est plus haut que le profil projet, considrer un rehaussement du profil.

TAPE 9

CHOISIR UN ARRANGEMENT PROVISOIRE DES TRAVES POUR LA CRUE NORMALE DE CONCEPTION

Se rfrer la section 2.4.6 du Guide to Bridge Hydraulique de l'ATC et la section 2.1.3.2 du chapitre 2, Tome III Ouvrages dart des normes du MTQ. Les facteurs suivants doivent tre considrs lors de la slection dune disposition prliminaire des traves, en ayant lesprit les exigences et les restrictions structurales : lavantage d'une trave unique sur les rivires sujettes de svres embcles de glaces, particulirement aux endroits o l'inondation de proprits en amont est critique; les limitations structurales ou conomiques sur les longueurs de trave; laugmentation de l'paisseur du tablier et de la hauteur du profil de la route avec une augmentation de la longueur d'une trave; labstention de petites traves sur les cours d'eau transportant des quantits importantes de dbris lors des crues; les exigences de la navigation; dautres considrations, telles que l'esthtique.

TAPE 10

TABLIR LE PROFIL DES APPROCHES POUR LA CRUE NORMALE DE CONCEPTION

Le profil de la route une traverse de rivire peut parfois influencer significativement le cot dun pont et la svrit des inondations en amont, puisque ce dernier peut contrler la quantit de lcoulement de dcharge contournant louverture du pont durant les crues extrmes ou les embcles de glaces. Se rfrer la section 4.3.6 du Guide to Bridge Hydraulics de lATC et aux instructions suivantes pour des informations additionnelles.

2-12

coulement de dcharge au-dessus de la chausse de la route L'coulement de dcharge est l'coulement qui contourne l'ouverture du pont principal en passant par-dessus la chausse aux approches ou travers une ou plusieurs structures de dcharge. Le remblai de la route fonctionne comme un large dversoir et a un trs fort potentiel de capacit de dbordement, ce qui fournit une valve de scurit pour viter l'effondrement des ponts lors des crues extrmes. C'est galement un moyen de rduire le remous lors des embcles de glaces ou des crues extrmes, et dans quelques cas, cela peut permettre une rduction considrable du cot du pont. Le principal dsavantage du dbordement au-dessus de la chausse est le dsagrment et le danger pour les usagers de la route. La traverse la plus conomique d'un cours d'eau est le passage scuritaire de la crue normale de conception travers l'ouverture du pont sans l'inondation de la route d'approche tout en acceptant que l'coulement d'une crue extrme, beaucoup plus grande que la crue normale de conception, se fasse par-dessus la chausse de la route. Cela soulage le pont et apporte les avantages et dsavantages suivants.

Avantages de l'coulement de dcharge Aussitt que l'coulement au-dessus de la route commence, la vitesse d'coulement travers le pont diminue et le risque de dfauts causs par l'affouillement est ainsi rduit. L'coulement au-dessus de la chausse rduit le remous d'exhaussement des eaux et du fait mme les effets sur les proprits en amont. L'effondrement d'une route lors d'une crue extrme permet le rtablissement de la circulation routire plus rapidement et plus conomiquement que dans le cas de l'effondrement d'un pont. L'ampleur de la crue qui peut tre accommode par l'coulement de dcharge au-dessus de la chausse, plutt qu' travers une structure de dcharge, est illimite. La disponibilit de l'coulement de dcharge peut grandement rduire les effets amonts d'un blocage du canal principal par les glaces. Si le tablier du pont commence tre inond, l'coulement de dcharge peut enlever beaucoup de pression latrale et rduire le risque d'effondrement.

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Dsavantages de l'coulement de dcharge Les principaux dsavantages de l'coulement au-dessus de la route sont les dsagrments et les risques possibles pour les usagers de la route. Par contre, en matire de drainage, il est reconnu qu'il n'y a pas de ligne de conduite sans risque mme si la crue maximale probable est utilise pour la crue de conception. Bien que les inconvnients de l'inondation peu frquente d'une route soient gnralement accepts dans l'opinion publique, surtout sur les routes mineures, les dangers sur les routes principales, durant les priodes de dbordement, doivent tre rduits le plus possible par une signalisation adquate ou par des fermetures de routes. Le dbordement frquent, rsultant d'un profil excessivement bas des approches, peut demander des rparations priodiques des accotements, des remblais et possiblement des chausses. Ces problmes peuvent tre surmonts en fournissant une revanche approprie ainsi quune protection adquate contre l'rosion.

Chaque fois que la topographie locale, la conception gomtrique et les autres facteurs le permettent, au moins une des approches du pont doit tre garde aussi basse que possible, dans le but de maximiser le dbordement de la route lors des embcles de glaces ou des crues extrmes. En considrant les exigences de la revanche, le profil des approches peut tre tabli selon les tapes suivantes : a) Choisir la revanche recommande partir de larticle 1.10.8.2 de la norme CAN/CSA-S6-00 du Code canadien sur le calcul des ponts routiers . b) tablir le profil minimal des approches (niveau des E.H. + la revanche + dvers). Si ce profil est plus haut que celui propos sur le plan de gomtrie, considrer une augmentation du profil. Sil est plus bas, considrer un abaissement du profil sil faut maximiser l'coulement de dcharge. c) Dessiner un profil provisoire de la route. viter la concentration d'un dbordement prs d'un difice en aval. d) Dans des cas spciaux, par exemple lorsque l'inondation de proprits situes en amont est critique, une rduction de la revanche peut tre justifie pour parvenir un profil plus bas de la route.

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TAPE 11

VRIFIER LE BESOIN D'UNE STRUCTURE DE DCHARGE

Les ponts et les ponceaux de dcharge sont habituellement beaucoup plus coteux que l'coulement de dcharge par-dessus la route, bien que beaucoup plus avantageux pour les usagers de la route. Les structures de dcharge doivent tre utilises seulement lorsque justifies par de svres embcles de glaces ou par d'autres conditions spciales. Nous vous rfrons la section 4.3.7 du Guide to Bridge Hydraulique de lATC et aux instructions suivantes pour des informations additionnelles.

Avantages et utilisations des structures de dcharge Une structure de dcharge est avantageuse pour rduire les effets en amont d'un embcle de glaces lorsque le dbordement sur la route n'est pas ralisable. Sur les larges plaines inondables, particulirement aux traverses excentriques ou en biais, un gradient hydraulique considrable le long de la face amont du remblai de la route peut survenir, ncessitant possiblement une structure de dcharge pour rduire le plus possible le remous et les coulements excessifs le long du remblai. Les structures de dcharge sont plus scuritaires pour les usagers de la route que le dbordement sur la route lors des fortes crues. Les structures de dcharge sont utiles pour compenser la perte des coulements de dcharge lorsque le profil d'approche est rehauss, et pour augmenter le rendement hydraulique d'un pont principal jug inadquat.

Dsavantages des structures de dcharge Leur capacit est limite en comparaison avec les dbordements au-dessus de la route. Leur cot est relativement lev. Les ponts de dcharge sont souvent sujets des affouillements profonds, ncessitant une protection coteuse pour les contrer. Les dommages aux structures lors des inondations cotent beaucoup plus cher rparer que les dommages aux routes, et ncessitent des fermetures de routes plus longues. Pour certaines configurations de canal, il peut y avoir tendance pour le canal principal se dplacer vers la structure de dcharge, spcialement lorsque la structure principale et la structure de dcharge ont des dimensions similaires.

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Lignes directrices pour les structures de dcharge Les lignes directrices suivantes s'appliquent la conception hydraulique de ponts ou dautres structures de dcharge qui peuvent transiter les eaux d'inondation sur une plaine inondable. Les structures de dcharge usage unique cotent cher et doivent tre installes seulement lorsqu'une solution moins coteuse, telle quun dbordement au-dessus de la route, n'est pas ralisable. Ces structures peuvent tre justifies dans les cas suivants : lorsque le canal principal est bloqu par les glaces et que le dbordement au-dessus de la route n'est pas ralisable; une traverse en biais; sur une plaine inondable trs large avec des coulements potentiellement importants sur une grande distance le long du remblai de la route.

La dimension d'une structure de dcharge peut tre une question de jugement lorsqu'elle ne peut pas tre dtermine simplement par des considrations de remous. Si la structure est requise pour drainer les dbordements causs par les embcles de glaces, on peut se guider sur des structures de dcharge existantes ailleurs, ou sur une estimation de l'coulement que la structure aura drainer. Les structures de dcharge doivent tre localises sur les canaux principaux de dbordement dtects sur les photographies ariennes et lors des inspections sur le terrain, ou d'aprs une opinion forme partir des calculs hydrauliques. Les coulements la sortie ne doivent pas tre dirigs vers des btisses avoisinantes et les structures doivent tre localises lendroit o elles ne seront probablement pas bloques par les glaces. Comme les vitesses d'coulement travers une structure de dcharge peuvent tre trs fortes durant les dbordements causs par les embcles de glaces, il faut prter attention la protection contre l'affouillement. Pour des petites structures et des ponceaux de drainage local, il est souvent avis de placer un radier en bton avec des murs parafouilles en amont et en aval.

TAPE 12

VALUER LE POTENTIEL D'INONDATION EN AMONT

Le potentiel dinondation en amont est bas notamment sur les constatations de l'enqute sur le terrain, les cartes du risque d'inondation, les photographies ariennes et l'information fournie par les autorits en place. Il faut estimer approximativement si le remous de la traverse propose peut affecter de faon significative, lors des crues normales de conception, les proprits, les terrains dveloppables, une route ou un chemin de fer situs en amont de la traverse.

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TAPE 13

PRPARER LE RAPPORT HYDRAULIQUE PRLIMINAIRE

Une liste de contrle pour le contenu du rapport prliminaire est prsente lannexe B. Le rapport est envoy aux diffrents services concerns, par exemple ceux de la conception de la structure et de la gotechnique.

TAPE 14

SOLLICITER LES COMMENTAIRES DES AUTRES INTERVENANTS

Lorsque requis, il faut solliciter des commentaires sur les aspects majeurs de la conception hydraulique auprs des intervenants ayant juridiction sur la rivire. Avant d'accepter et de respecter les exigences des autres intervenants, il faut s'assurer que les cots de ralisation sont justifis par des avantages. Si les exigences apparaissent excessivement coteuses, il faut examiner les solutions possibles et discuter de celles-ci avec les intervenants concerns.

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2.2

CONCEPTION FINALE

La conception hydraulique finale commence habituellement quelques semaines aprs la conception prliminaire, lorsque le rapport de l'tude gotechnique et les autres donnes sont disponibles.

TAPE 15

ASSEMBLER ET EXAMINER LES DONNES FINALES

1) Assembler les nouvelles donnes Les donnes additionnelles disponibles depuis la phase prliminaire comprennent habituellement le rapport de l'tude gotechnique, les plans finals de la topographie du site et de la bathymtrie du cours d'eau, les profils, etc. 1) Examiner le rapport de l'tude gotechnique a) Examiner et rsumer le rapport et les plans de l'tude gotechnique, spcialement les types de sol, leur vulnrabilit l'affouillement, les facteurs conduisant au type et la profondeur de la fondation, le pompage et tout autre problme, tels les glissements de terrain. Noter les trous de forage les plus critiques. b) Lister les recommandations sur les fondations, comme le type et la profondeur. c) Examiner les recommandations et les commentaires pertinents : par exemple, la profondeur recommande pour une semelle superficielle sur un sable dense peut tre adquate pour la capacit portante, mais considre comme non adquate pour l'affouillement. d) Prendre en compte le besoin d'ajuster la localisation des piles et des cules pour reflter les conditions de sol favorables ou non favorables : par exemple, un lger dplacement placera une semelle sur le roc plutt que sur le sable. 1) Examiner les conditions spciales du site Examiner et noter les conditions spciales du site qui peuvent affecter les fondations, principalement celles influenant l'lvation ultime du lit du cours d'eau. Voir le point 2) de ltape 1.

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TAPE 16

CALCULER LE REMOUS

Le remous est lexhaussement du niveau deau caus par une obstruction ou par un tranglement du cours d'eau. Nous vous rfrons la section 4.3 du Guide to Bridge Hydraulics de lATC et aux instructions suivantes pour des informations additionnelles. Pour les ponts, les logiciels HEC-RAS du US Army Corps of Engineers et WSPRO du US Department of Transportation, Federal Highway Administration sont recommands pour calculer le remous et raliser lanalyse hydraulique des traverses de cours deau. Pour les ponceaux, les logiciels mentionns ci-dessus peuvent galement tre utiliss. Cependant, nous recommandons plutt des logiciels propres aux ponceaux, tels que les logiciels Ponceau du MTQ ou HY8 FHWA Culvert Analysis.

La squence des calculs du remous est rsume de la faon suivante : 1) Dterminer le remous admissible Le remous admissible est fonction du niveau d'eau admissible spcifi par les autorits ayant juridiction notamment le ministre de l'Environnement (voir l'tape 2), ou il peut tre dcid par le concepteur (voir ltape 12). Dans tous les cas, le remous admissible doit tre justifi.

2) Donnes d'entre La liste suivante fournit seulement un aperu des donnes requises pour utiliser les logiciels mentionns ci-dessus; les dtails sont fournis dans les manuels de l'usager. a) Donnes de contrle du profil de l'eau : cela inclut les dbits prendre en compte et la pente du cours d'eau pour calculer les lvations de la surface de l'eau. b) Donnes des sections transversales : plusieurs types de sections transversales sont requis, chaque section ayant sa propre localisation, gomtrie, rugosit et autres donnes. Information premire : les types de sections transversales, par exemple les sections l'approche, au pont et la sortie, la distance entre les sections transversales et les autres paramtres. Gomtrie de la section transversale : coordonnes des points relevs de la section transversale. Rugosit : valeur n pour chaque sous-division de la section transversale.

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Distance d'coulement : distances entre les sections transversales, si ce n'est pas bas sur les informations premires. Ouverture du pont : coordonnes de la gomtrie du pont. Gomtrie du mur guideau : coordonnes de la gomtrie du mur guideau. Profil de la route : la gomtrie peut tre dfinie en termes de coordonnes ou en termes de donnes de la courbe verticale. Donnes des ponceaux de dcharge : cela inclut la gomtrie du ponceau et les coefficients applicables.

3) Calculs du profil de la surface de l'eau a) HEC-RAS et WSPRO : les logiciels HEC-RAS et WSPRO peuvent calculer les lvations de la surface de l'eau contracte et non contracte pour une srie de dimensions de pont. Les logiciels tiennent compte de la rduction du remous par un coulement de dcharge. b) Vrifier le niveau des E.H.NC : vrifier que l'lvation de la surface de l'eau non contracte concorde raisonnablement avec la valeur estime lors de l'enqute sur le terrain. Si cela diffre de faon significative, vrifier les valeurs de n et la pente du cours d'eau, et ajuster s'il y a lieu. Rpter les calculs avec les nouvelles valeurs. c) valuer la largeur requise du pont : si la largeur de l'ouverture du pont pour satisfaire l'exigence du remous admissible parat excessive, aller 4) ci-dessous, sinon, aller l'tape 17.

1) Vrifier la faisabilit d'augmenter l'coulement de dcharge Si le profil d'approche peut tre abaiss sous l'lvation choisie l'tape 10, on l'abaisse le plus possible et on recalcule le remous. Si le profil ne peut pas tre abaiss, aller la squence ci-dessous.

3) Considrer le rehaussement du soffite submerg Si le tablier est assez submerg pour augmenter le remous de faon significative, considrer le rehaussement du profil de la route et du soffite, en ayant l'esprit que dans quelques cas, le rehaussement du profil au pont peut rduire l'ampleur de l'coulement de dcharge au-dessus des approches. Si le soffite ne peut tre rehauss, aller la squence suivante.

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0) Examiner la justification pour augmenter la largeur de l'ouverture du pont Le cot pour augmenter les dimensions du pont ou pour fournir une structure de dcharge doit tre pleinement justifi par les avantages reus. Si possible, une analyse cot/bnfices doit tre faite. Si le cot additionnel est justifi, accepter l'ouverture la plus grande, recalculer le remous et aller l'tape 17. Si ce n'est pas justifi, considrer les solutions suivantes : a) fournir un pont plus petit et valuer les risques de rclamations sur dommages; b) acheter la proprit affecte et construire un pont plus petit; c) autres solutions : la slection d'une solution acceptable peut tre discute avec les autorits ayant juridiction. Si aucune solution acceptable ne peut tre trouve, adopter des dimensions plus grandes pour le pont et aller l'tape 17.

TAPE 17

ESTIMER L'LVATION DU LIT AFFOUILL

Pour l'estimation de l'lvation du lit affouill, se rfrer la section 4.4 du Guide to Bridge Hydraulics de l'ATC, larticle 1.10.4 de la norme CAN/CSA-S6-00 du Code canadien sur le calcul des ponts routiers , au manuel Evaluating Scour at Bridges (HEC 18), FHWA, U.S. Department of Transportation et aux instructions suivantes pour des informations additionnelles. 1) Estimer le dbit pour les calculs de l'affouillement Habituellement, le dbit pour les calculs de laffouillement est bas sur le dbit de la crue normale de conception et sur celui de la crue de vrification. S'il y a un coulement de dcharge durant la crue, le dbit est seulement l'coulement passant travers l'ouverture du pont. 1) Prparer la section transversale dtaille de la traverse Sur la section transversale du site du pont, ajouter les informations suivantes si elles ne sont pas dj montres. a) Niveau des eaux du jour.

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a) Niveau des E.H. correspondant QNC ou QEX si requis. Aux endroits o le niveau des E.H. pour un dbit donn peut varier, par exemple immdiatement en amont d'un lac, utiliser le plus bas niveau des E.H. probable qui concide avec le dbit de conception comme cela est comment ltape 4 paragraphe 2) et montr la figure 2.1. b) Lit original du cours d'eau. Si la traverse est influence par un pont existant, montrer le lit existant affouill et le lit naturel estim; ce dernier est estim partir du profil longitudinal du lit. Si possible, montrer aussi la limite d'un affouillement antrieur indiqu par un dpt d'un matriau meuble dans une fosse d'affouillement. Noter sur la section transversale si le profil longitudinal varie beaucoup. c) Couches principales de sol et leurs lvations comme montr dans le rapport de l'tude gotechnique. d) Section transversale de l'ouverture du pont recommande la phase finale. e) Types de fondations et les lvations recommandes dans le rapport de l'tude gotechnique.

1) Dterminer l'affouillement gnral moyen Il est noter que, si l'affouillement gnral un pont est moindre que l'affouillement naturel, vnement assez inhabituel, on travaille en fonction de ce dernier.

1) Estimer l'affouillement gnral maximal Tenir compte, lorsque c'est appropri, de l'augmentation de l'affouillement cause par un blocage partiel du pont par des embcles de glaces ou de dbris. L'application d'un facteur dtermin par jugement, par exemple 1.25, est recommande, selon la svrit de l'embcle.

1) Calculer l'affouillement local Additionner l'affouillement local aux piles ou aux cules l'affouillement gnral maximal (ou affouillement naturel) ces points sur la section transversale dessine en 2). Si possible, estimer partir de l'affouillement local observ aux ponts existants ayant des caractristiques hydrauliques et des sols similaires.

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1) Estimer l'lvation du lit affouill a) partir de la section transversale, relever les lvations du lit affouill aux piles, aux cules et aux pieds des remblais pour les cules avec un remblai. Ces lvations sont celles sur lesquelles la protection contre l'affouillement est base. Si le cours d'eau est sujet la dgradation ou au creusage artificiel, voir la squence 7) cidessous. a) Comparer les affouillements estims avec ceux des ponts existants tablis depuis longtemps et ayant des conditions similaires. S'il y a de grandes divergences, essayer d'en dcouvrir la raison. Ce peut tre, entre autres, la protection du lit, des sols diffrents ou un coulement de dcharge.

1) Ajuster l'lvation du lit affouill avec la dgradation et le creusage artificiel a) Dgradation : baser l'lvation finale du lit sur la profondeur prvue de dgradation plus la moiti de la profondeur estime de l'affouillement. b) Creusage artificiel : baser l'lvation finale du lit sur la profondeur de creusage prvue plus la profondeur estime de laffouillement.

1) Estimer l'lvation du lit affouill une structure de dcharge Rpter les squences 1) 7) pour les structures de dcharge en utilisant le dbit estim passant travers ces structures. Ce dbit peut tre calcul en utilisant les logiciels HEC-RAS et WSPRO. Noter que l'affouillement une structure de dcharge est parfois plus svre qu' une structure principale.

TAPE 18

CHOISIR LA PROTECTION STRUCTURALE CONTRE L'AFFOUILLEMENT

Aprs avoir estim chaque pile et chaque cule l'lvation future du lit affouill, on peut choisir les mesures de protection adquates. Il est important de noter que les diffrences de cots afin de fournir une protection pour de rares vnements sont faibles si on les compare aux consquences de l'effondrement d'un pont. De plus, les dommages non structuraux aux ponts et aux lments de la routes, par exemple lenrochement et les approches, qui surviennent lors de rares vnements, peuvent habituellement tre rpars, et la circulation routire, rtablie plus rapidement pourvu que la structure elle-mme ne soit pas endommage. Il est donc avantageux de choisir pour la protection contre l'affouillement une priode de retour plus grande que celle utilise pour la conception de l'ouverture du pont.

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Pour nos besoins, la protection contre l'affouillement est divise en deux classes : structurale et non structurale. Les mesures structurales sont dfinies comme les mesures qui sont rattaches la structure, par exemple les pieux, les palplanches et une profondeur approprie des fondations. Par contre, les mesures non structurales comprennent les revtements sur les remblais d'approche aux cules, les tapis d'enrochement autour des infrastructures, les pavages des ouvertures de pont et les murs guideaux. Lors de la conception de ponts ayant une dure de vie de 50 ans ou plus, l'utilisation de mesures non structurales pour compenser des mesures structurales inadquates n'est pas recommande. On ne doit pas lsiner sur les fondations de la structure; d'autres avenues doivent tre envisages dans une recherche d'conomie. Les mesures non structurales sont plutt utilises pour contrler des dommages moins srieux, pour corriger des dfauts existants et pour rduire les cots de fondation pour des ponts moins importants.

Facteur de scurit pour la protection contre laffouillement Les incertitudes inhrentes la conception hydraulique des ponts font qu'il est souhaitable d'incorporer un facteur de scurit dans la protection contre l'affouillement. Le choix du facteur de scurit appropri se fait en tenant compte des considrations suivantes : le type de fondation, par exemple l'utilisation de semelles superficielles par rapport l'utilisation de pieux; l'ampleur de la crue de conception choisie pour la conception de la protection contre l'affouillement; la prcision de l'estimation du dbit; la probabilit de dpassement du dbit choisi; l'incertitude de l'affouillement estim; la possibilit d'vnements imprvus, tels que des ruptures de barrages, des obstructions par des glaces ou des dbris, des conditions de sol non anticipes; la dimension et le type de structure; la possibilit d'un coulement de dcharge; la classification de la route, par exemple une route nationale par rapport une route locale;

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la gravit des consquences de l'effondrement partiel ou complet du pont, par exemple les risques de mortalit et les cots de remplacement; le cot d'une protection additionnelle contre l'affouillement; l'exprience des ponts existants, y inclus les protections spciales; labsence de routes de contournement.

Mesures de protection structurale Les principaux types de protection structurale contre l'affouillement sont les suivants : le positionnement de la semelle superficielle une profondeur scuritaire; les pieux de support; les caissons; les palplanches.

Le type de protection appropri pour un site donn dpend en grande partie des rsultats de l'tude gotechnique. Ces derniers doivent tre soigneusement examins et les recommandations utilises comme base initiale pour la protection contre l'affouillement. Si ncessaire, les recommandations des fondations doivent tre modifies pour satisfaire les exigences de l'affouillement. Par exemple, le rapport de l'tude gotechnique peut recommander des semelles superficielles une lvation moins profonde que l'affouillement estim; dans un tel cas, les exigences de l'affouillement priment sur celles du rapport de l'tude gotechnique. De faon similaire, si les sols sont considrs comme adquats pour des semelles superficielles, mais extrmement sensibles l'affouillement, les calculs de l'affouillement peuvent indiquer le besoin d'utiliser des pieux ou des palplanches. Le type et la profondeur de la protection structurale contre l'affouillement dpendent des profondeurs estimes de laffouillement et des recommandations du rapport gotechnique. certaines traverses, le choix de la protection est trs clair, mais d'autres, il peut y avoir des possibilits diffrentes prsenter au concepteur de la structure pour qu'il puisse choisir la solution la plus avantageuse.

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Pour les mesures de protection structurale, se rfrer la section 5.2 du Guide to Bridge Hydraulics de lATC et aux instructions suivantes pour des informations additionnelles :

1) Semelles superficielles a) Dterminer une profondeur provisoire de la semelle en utilisant les lignes directrices de l'article 1.10.5.2.1 du Code canadien sur le calcul des ponts routiers et de la soussection 2.1.3.2 du chapitre 2, Tome III Ouvrages dart, des normes du MTQ. a) Si la profondeur de la semelle implique un cot excessif ou est difficilement ralisable, considrer les solutions du type pieux, caissons ou palplanches commentes ci-dessous. Si aucune de celles-ci n'est acceptable, choisir une plus grande largeur de l'ouverture du pont et retourner l'tape 17.

1) Pieux Bien que les ponts construits sur des pieux en acier, bois, bton ou autres ne soient pas totalement invulnrables l'affouillement, ils peuvent habituellement fournir une assurance raisonnable que la structure survivra plusieurs crues mme si le remblai a t entran. L'utilisation de pieux comme forme de protection contre l'affouillement est recommande aux endroits o le matriau du lit est de sable, de limon, de gravier fin ou d'autres sols trs sensibles l'affouillement, mme si la capacit portante du sol est bonne. Les pieux sont fortement recommands pour les structures importantes ou trs coteuses et lorsqu'il y a un doute sur la scurit des fondations qui seront exposes l'affouillement. La norme du Ministre stipule que les fondations dune pile qui se situe dans le lit mineur dun cours deau doivent tre sur pieux ou sur roc. L'utilisation de pieux pour les fondations donne deux autres avantages. Premirement, le risque moindre d'un effondrement par l'affouillement permet une rduction de la trave par rapport celle qui est requise en prsence de semelles superficielles. Deuximement, certains sites, les semelles peu profondes peuvent rduire grandement le cot de pompage. Bien que les cules sur pieux soient habituellement scuritaires mme lorsqu'elles sont partiellement mines, le remblai derrire les cules doit tre conu de faon empcher son lessivage et ne pas causer de vides dans la route. Le remblai doit donc tre protg notamment au moyen denrochements, de gabions ou de palplanches.

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Les piles peuvent tre constitues de fts ou de colonnes en bton sur semelles supportes par des pieux et dans certains cas, les pieux peuvent tre prolongs jusqu' un chapiteau qui supporte le tablier du pont. Les cots des fondations peuvent tre rduits en plaant la semelle de la pile sur pieux au niveau de l'affouillement gnral anticip et en empchant l'affouillement local par un tapis d'enrochement. Le minage des semelles sur pieux ne prsente pas de risque important si les pieux sont conus adquatement.

3) Caissons Un caisson est une enceinte permanente enfonce dans le sol par son propre poids ou un poids additionnel et remplie ensuite par un matriau tel que le sable, le gravier ou le bton. Les caissons sont gnralement utiliss pour des ponts importants avec des eaux trs profondes ou quand les conditions de sol et de pompage sont trs difficiles. Bien que leur largeur considrable tende augmenter l'affouillement gnral et local, ils sont gnralement scuritaires mme avec des affouillements trs profonds.

4) Palplanches Les palplanches en acier ou en bois sont utilises dans des cas spciaux pour prvenir ou corriger le minage des fondations de pont. Les applications typiques des palplanches des fins hydrauliques sont les suivantes : protection contre l'affouillement autour de nouvelles piles et cules; travaux correcteurs pour rectifier des problmes d'affouillement aux infrastructures existantes; caissons en palplanches; protection contre l'affouillement pour les murs en aile et les murs de soutnement; murs parafouilles pour les radiers pavs, spcialement sur les cours d'eau dgrads. Les palplanches sont relativement coteuses; pour cette raison, elles doivent tre utilises seulement lorsqu'il n'y a pas une autre solution plus acceptable et plus conomique. Pour le pompage l'intrieur d'un batardeau, on doit prendre en considration les avantages de les laisser en place pour servir de protection contre l'affouillement. Lignes directrices pour la protection contre l'affouillement avec palplanches

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La partie suprieure d'un mur de palplanches doit toujours tre ancre adquatement pour prvenir les renversements, surtout lorsqu'il est probable que le matriau en face du mur soit enlev par un affouillement ou une dgradation. Lorsque c'est possible, les palplanches autour des piles et des cules doivent tre fixes aux semelles. La pntration et la rsistance structurale des palplanches doivent tre suffisantes pour rsister un affouillement du lit naturel gal au moins 1,5 fois la profondeur estime de l'affouillement, de la dgradation, etc. L'obstruction l'coulement par des batardeaux en palplanches doit tre rduite au maximum en utilisant la plus petite largeur possible. Aprs l'enfoncement, les palplanches doivent tre coupes lgrement au-dessus du niveau du haut de la semelle pour rduire l'effet du vortex et l'affouillement local. L'apparence des infrastructures doit aussi tre considre.

TAPE 19

VALUER LA PROTECTION CONTRE L'AFFOUILLEMENT POUR LA CRUE DE VRIFICATION

Une crue de vrification (QV) doit tre utilise pour rduire le risque quun pont seffondre durant un vnement plus important que la crue normale de conception. Cette tape sapplique plus particulirement aux ponts prsentant une ouverture importante ou une forte circulation routire qui demandent un plus haut niveau de scurit. Nous recommandons de slectionner comme crue de vrification la crue correspondant une priode de rcurrence de 500 ans. En labsence dune estimation prcise de cette valeur, un dbit gal 1,7 fois le dbit normal de conception est suggr. 2) 3) Calculer QV = Q500 (ou 1,7 x QNC) et le niveau des E.H.V estim correspondant. Estimer llvation du lit affouill pour QV chaque pile et chaque cule, comme ltape 17. Vrifier si la stabilit des piles et des cules peut tre mise en danger. Si cest le cas, considrer lamlioration de la protection contre laffouillement (voir ltape 18). Si le cot dune protection suprieure est excessif, considrer, soit daugmenter louverture du pont, soit daccepter le risque accru dun bris la structure. Raliser une analyse cot/bnfices plus dtaille si cela est justifi.

3)

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TAPE 20

FINALISER LA CONCEPTION HYDRAULIQUE

1) Vrifier la cohrence de l'ouverture du pont avec les autres ponts avoisinants, en tenant compte, entre autres, des diffrences dans l'ampleur de la crue de conception, des conditions du site et de l'coulement de dcharge. 2) Raliser une analyse conomique si cela est justifi, par exemple, si le pont propos est beaucoup plus long que les ponts existants, ou pour choisir la combinaison la plus conomique entre la protection contre l'affouillement et la longueur du pont. La dernire analyse doit tre faite par le concepteur de la structure. 3) Vrifier que les conditions spciales du site listes l'tape 1 paragraphe 2) ont t entirement considres.

TAPE 21

DTERMINER LA PROTECTION NON STRUCTURALE

La protection non structurale pour les ponts est un complment la protection structurale et normalement elle ne doit pas tre considre comme sa remplaante. Ce type de protection est gnralement moins permanent que le type structural, puisqu'il est plus vulnrable aux perturbations, la dtrioration ou mme l'effondrement durant la vie utile de la structure. Les mesures non structurales courantes sont les suivantes : protection des remblais d'approche aux cules; tapis d'enrochement autour des infrastructures; mur guideau. Il faut s'assurer que les mesures de protection contre l'affouillement ne rduisent pas d'une faon significative l'aire de l'ouverture du pont. En particulier, le dessus de la surface de la protection du lit du cours d'eau doit tre plac sous l'lvation du lit naturel non affouill pour compenser partiellement l'incapacit de l'aire de l'ouverture s'largir lors d'un affouillement. Les vitesses dcoulement les plus fortes lors des crues demandent une forme de protection pour prvenir le minage. Cette protection doit tre suffisante pour empcher l'affouillement d'un remblai pouvant mettre en cause sa stabilit, surtout lorsque le sol est potentiellement instable.

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1) Protection du remblai d'approche aux cules Se rfrer au chapitre 5 du Guide to Bridge Hydraulics de lATC, aux sections 2.17.2.1 et 2.17.2.2 du chapitre 2, Tome III Ouvrages dart, des normes du MTQ et aux instructions suivantes pour des informations additionnelles. Les rivires avec un remblai traversant une large plaine inondable peuvent prsenter des problmes en raison de l'affouillement local au pied du remblai d'approche aux cules et du chevauchement de cet affouillement local avec l'affouillement de la pile adjacente. La figure 2.3 lannexe A illustre cette situation. Pour prvenir la perte du remblai et la possibilit du minage de la cule, certaines formes de protections de talus sont requises. La protection au pied du talus est galement recommande sur des lits rosifs pour prvenir le minage du remblai et les dgts au talus. La protection flexible des talus est trs utilise, mais la protection rigide peut tre justifie aux endroits o l'enrochement requis n'est pas facilement disponible. En gnral, les coulements importants le long des remblais d'approche doivent tre dtourns en laissant le plus de vgtation possible prs de la route, en vitant la construction de larges fosss du ct amont et lexcavation de bancs d'emprunt cet endroit. a) Protection flexible La protection flexible prsente de nombreux avantages qui expliquent sa large utilisation. L'enrochement est le plus utilis, mais il y a galement plusieurs autres types de protections. La figure 2.4 lannexe A illustre les protections flexibles typiques de talus. Se rfrer la section 5.3 du Guide to Bridge Hydraulics de lATC. Le pied est normalement la partie la plus vulnrable de la protection d'un talus. Les mthodes pour protger le pied dun talus sont les suivantes : installer un tapis flexible, seulement pour les sols non cohrents; prolonger la protection du talus sous le niveau prvu de l'affouillement; installer un mur parafouille en gabions, en palplanches ou en bton. Les tapis flexibles partent du principe que, lorsque l'affouillement progresse, la protection s'ajuste vers le bas sur une pente de 1V:1.5H 2H en remplissant la fosse, prvenant ainsi le minage du remblai d'approche aux cules. Les fosses d'affouillement, dans des sols cohrents, tendent avoir des pentes abruptes en raison du glissement du matriau et, dans ces circonstances, les tapis flexibles ne sont pas efficaces.

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Pour les ponts avec une ouverture troite, il est parfois plus scuritaire et plus conomique de prolonger la protection au-del du pied du talus pour fournir une ouverture compltement protge.

Lignes directrices pour la protection flexible i) Empierrement Dimension Mme si le Guide to Bridge Hydraulics spcifie que la formule de l'quation 5.2 (1991) du U.S. Army Corps of Engineers devrait tre prfre la courbe de la figure 5.13 provenant du Guide to Bridge Hydraulics de 1973, nous utilisons cette dernire au MTQ pour tablir la dimension de l'empierrement. Par consquent, le diamtre mdian (D50) de la pierre requise pour une vitesse donne est dtermin l'aide de la figure 5.13 que l'on trouve galement la figure 8.4.1f du chapitre 8 du Manuel de conception des ponceaux du MTQ. Lorsque cela est possible, les rsultats doivent par la suite tre confronts des installations qui ont donn un bon rendement dans des sites comparables sur le mme cours d'eau. la section 2.17.2.2 du chapitre 2, Tome III Ouvrages d'art, des normes du MTQ, il est mentionn que la protection du talus des cules (dessin normalis 013) comprend gnralement un revtement en pierres de calibre 300-500 mm avec un D50 de 400 mm, et que ce revtement est valable pour des vitesses d'coulement gales ou infrieures 3,4 m/s. La norme du MTQ stipule un calibre 300-500 mm mme si les vitesses sont infrieures 3,4 m/s, et cela pour compenser en partie le fait que nous projetons une pente des talus de 1V:1,5H pour l'avant des cules et les cnes alors que les rsultats de la figure 5.13 considrent une pente de talus de 1V:2H et aussi, dans une certaine mesure, pour tenir compte de leffet des glaces sur lenrochement expos. Cependant, chaque projet doit faire l'objet d'une analyse, et rien n'empche l'utilisation d'un calibre infrieur ou suprieur si celui-ci est jug ncessaire. Les dimensions de la pierre pour la protection du remblai dapproche aux cules doivent tre bases sur la vitesse moyenne du dbit centennal travers louverture du pont. Dans les cas dune cule situe lextrieur dune courbe svre du cours deau, la vitesse doit tre majore dun coefficient de 4/3. Le principe de base est que 50 % du matriau doit tre plus grand que le D50 et 50 % plus petit. L'empierrement surdimensionn doit tre vit.

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paisseur 2 fois le diamtre mdian (D50) Pente prfrable maximum Hauteur 0,3 mtre minimum au-dessus du niveau des E.H. centennales Protection au pied Matriau du lit non cohrent Prvoir un tapis au pied du talus, un pied en tranche ou une prolongation de la protection sous le niveau prvu de l'affouillement ou jusqu'au niveau du matriau non rosif. La figure 2.4 a) et b) l'annexe A illustre ces deux protections. Matriau du lit cohrent Prolonger la protection sous le niveau prvu de l'affouillement ou jusqu'au niveau du matriau non rosif. La figure 2.4 b) l'annexe A illustre cette protection. Si ce n'est pas ralisable, il faut considrer une augmentation de la largeur de l'ouverture. Filtre de support Les filtres sont ncessaires sous la pierre de protection lorsque le matriau constituant la berge est fin, tels le sable et le limon, et par consquent, sujet tre entran travers la pierre de protection. Les deux filtres couramment utiliss sont les filtres granulaires et les membranes gotextiles. Rduction de l'ouverture La protection du talus et du pied ne doit pas rduire de faon significative l'aire de l'ouverture. Pour viter un empitement de la protection dans laire de louverture, deux options sont possibles, soit augmenter la largeur de louverture ou allonger les murs en retour des cules. 1V:2H 1V:1.5H

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tendue de la protection du talus du remblai d'approche aux cules La protection doit couvrir l'avant de la cule et les coins avec un angle de 90. S'il y a lieu, la protection doit se prolonger sur les remblais latraux de la route jusqu' une distance o le dessus de la protection rejoint le terrain naturel. Le dessin normalis 013 du chapitre 2, Tome III Ouvrages d'art, des normes du MTQ illustre l'tendue de la protection. Il est remarquer quune protection contre les eaux de ruissellement, partir du dessus de cette protection jusqu'au sommet du remblai, doit couvrir l'avant de la cule, les coins et les remblais latraux jusqu' 1 m au-del de l'extrmit des murs en retour. Cette dernire protection peut tre un empierrement moins grossier, un engazonnement, etc.

ii) Gabions Se rfrer la sous-section 5.3.2 du Guide to Bridge Hydraulics de lATC.

b) Protection rigide Se rfrer la section 5.3 du Guide to Bridge Hydraulics de lATC et aux instructions suivantes pour des dtails additionnels. La protection des talus en bton arm est parfois utilise lorsque la pierre requise n'est pas disponible, ou lorsqu'on prvoit de trs fortes vitesses. La protection des talus en bton peut s'effondrer en raison du minage ou du tassement ingal du sol sous-jacent, moins que la protection du pied soit conue et construite de faon adquate.

2) Tapis autour des piles Se rfrer la section 5.2.3 du Guide to Bridge Hydraulics de lATC, la section 2.1.3.2 du chapitre 2, Tome III Ouvrages dart, des normes du MTQ et aux instructions suivantes pour des informations additionnelles. Des tapis en empierrement sont parfois utiliss pour contrler l'affouillement aux piles sur pieux. Ils sont plus efficaces dans des sols non cohrents. Les quantits excessives d'empierrement peuvent augmenter l'affouillement local et, dans des cas extrmes, aggraver l'affouillement gnral et le remous en restreignant l'ouverture du pont.

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Lorsque la profondeur des semelles superficielles est limite par des problmes de pompage durant de la construction et que les pieux sont une solution trop coteuse, les tapis peuvent, pour des ponts de moindre importance supports par des sols sablonneux ou graveleux, fournir des solutions conomiques de protection contre l'affouillement. Ces protections doivent tre inspectes pendant la vie utile de la structure et rpares au besoin.

Lignes directrices Prendre soin que la protection place autour des infrastructures n'augmente pas le remous ou l'affouillement en rduisant l'aire de l'ouverture. Le dversement d'une quantit excessive de pierres est une pratique courante qui doit tre vite. Le dessus de la surface du tapis doit prfrablement tre plac au niveau prvu de l'affouillement gnral ou sous celui-ci. Lorsque cela n'est pas ralisable, il doit tre plac au mme niveau que le lit naturel du cours d'eau. Les tapis autour des piles doivent tre projets au moins 1,5 fois la largeur maximale de la pile ou des semelles exposes l'coulement. Cette projection peut tre rduite du ct aval des extrmits. Les dimensions de la pierre pour les tapis doivent tre bases sur une vitesse variant de 1,5 fois 2 fois la vitesse moyenne du dbit centennal travers louverture du pont. Dans le cas o la pile est positionne dans un courant secondaire important, il faut valuer la vitesse de ce courant avant dappliquer le facteur de majoration. Les dimensions de la pierre sont choisies partir de la figure 5.13 du Guide to Bridge Hydraulics de lATC ou de la figure 8.4.1f du chapitre 8 du Manuel de conception des ponceaux du MTQ. L'paisseur du tapis en empierrement doit tre 2 fois la dimension mdiane D50 de la pierre. Lorsque requis, un filtre granulaire ou gotextile doit tre utilis.

3) Mur guideau Un mur guideau est un remblai relativement court construit plus ou moins parallle au lit du cours d'eau, se prolongeant vers l'amont partir du remblai d'approche de la cule du pont. Se rfrer la section 5.5.1 du Guide to Bridge Hydraulics de lATC.

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Le mur guideau est utilis principalement pour orienter vers le pont les coulements d'une large plaine inondable et distribuer l'coulement travers le pont de la faon la plus uniforme possible. Les grands dbordements d'une plaine inondable rejoignent l'coulement du canal principal avec un angle, concentrant l'coulement la cule et la pile adjacente et crant ainsi une forte turbulence. Le rsultat est une augmentation de l'affouillement local et des dommages possibles au talus du remblai d'approche de la cule et galement la pile adjacente. La figure 2.5 l'annexe A illustre cette situation. La construction d'un mur guideau dplace le point de convergence des deux coulements vers l'extrmit amont du mur guideau, amliorant ainsi la distribution de l'coulement dans l'ouverture du pont et rduisant l'affouillement local la cule et la pile adjacente. Par contre, la construction d'un mur guideau peut tre coteuse. Pour cette raison, avant d'envisager cette solution, on doit considrer soigneusement la possibilit d'une fondation plus profonde et plus scuritaire et une meilleure protection pour le talus du remblai d'approche la cule.

Lignes directrices L'utilisation d'un mur guideau peut tre considre lorsqu'on prvoit des coulements trs importants parallles la route. Les cots de construction et d'entretien d'un mur guideau long terme doivent tre compars aux cots de construction et d'entretien d'une protection adquate pour les cules, les talus des remblais d'approche et les piles adjacentes. Normalement, un seul mur guideau est ncessaire. Il faut que les coulements soient trs importants sur les deux cts de la plaine inondable pour que deux murs guideaux soient requis. La longueur, la forme et la hauteur d'un mur guideau sont estimes en utilisant la mthode recommande la section 5.5.1 du Guide to Bridge Hydraulics de l'ATC. L'empierrement, ou toute autre protection, doit tre conu comme dcrit la soussection 1) ci-dessus. La construction de canaux, de fosss ou de bancs d'emprunt est viter sur les cts amont des remblais, puisqu'elle encourage des coulements parallles importants, mettant ainsi en danger les murs guideaux. Les arbres et la vgtation doivent tre conservs ou plants prs du pied du mur guideau pour ralentir l'coulement.

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Le drainage local l'arrire du mur guideau peut ncessiter la construction d'un petit ponceau travers le remblai. La largeur du sommet doit tre suffisante pour permettre la circulation des vhicules d'entretien. Les effets possibles du mur guideau sur la rivire en amont, ainsi qu'en aval, doivent tre tudis.

4) Protection des approches de pont La plupart des problmes d'rosion aux approches de pont sont causs par le dbordement au-dessus de la route. Les problmes moins frquents rsultent des coulements parallles la route ou de l'action des vagues.

a) rosion de dbordement L'rosion des remblais d'approche par l'coulement au-dessus de la route peut varier de l'rosion de l'accotement jusqu' l'effondrement complet du remblai. L'amplitude des dommages dpend en partie du pavage ou du non-pavage de la route. Les routes paves ont habituellement une haute rsistance l'rosion de dbordement et s'effondrent seulement si la dure de la crue est assez longue pour que l'coulement puisse miner la fondation et entraner la largeur complte de la route. Les dommages causs par les dbordements sont naturellement plus frquents sur les routes secondaires, lesquelles sont normalement en gravier et construites selon des standards moins levs. De faon gnrale, il ne cote pas cher de protger efficacement les talus de remblai contre l'rosion de dbordement par un engazonnement. Une protection spciale peut tre justifie lorsque l'inondation de la route se produit presque chaque anne.

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b) Soulvement du pavage Dans certaines conditions, le soulvement caus par la pression hydrostatique sous une surface impermable peut endommager svrement le pavage. Le soulvement du pavage peut survenir mme lorsque le diffrentiel des niveaux d'eau est relativement petit et que l'rosion des accotements est mineure. Aux endroits o la route d'approche est conue pour tre dborde frquemment, le ct amont du pavage doit continuer vers le bas sous la forme d'un mur d'arrt pour empcher l'coulement d'entrer dans la couche granulaire.

c) rosion par coulement parallle L'rosion des remblais d'approche par les coulements parallles la route, dans les plaines inondables, est rarement un problme et l'engazonnement, ou tout autre couvert vgtal, est gnralement suffisant pour la prvenir.

d) rosion par la vague Les remblais d'approche adjacents aux littoraux ou aux traverses de lacs ou d'estuaires sont frquemment sujets l'rosion cause par l'action des vagues. Une protection contre ce type de problme est absolument ncessaire.

5) Protection des berges Il est souvent ncessaire de stabiliser ou de modifier l'alignement du canal la traverse d'un cours d'eau ou prs de celle-ci pour une ou plusieurs des raisons suivantes : prvenir l'rosion des berges en amont du pont; protger les berges en aval contre les effets de l'augmentation des vitesses travers le pont, principalement lorsque des btiments peuvent tre en danger; prvenir le dplacement du canal qui aurait pour effet d'empiter sur la route d'approche; protger les points vulnrables sur un dtournement de cours d'eau; corriger les dfauts de la conception originale de la traverse.

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TAPE 22

DTERMINER LES CHARGES DUES LA GLACE

Les forces exerces par les glaces sur les appuis de pont doivent tre dtermines. Se rfrer larticle 3.12 de la norme CAN/CSA-S6-00 Code canadien sur le calcul des ponts routiers et aux instructions additionnelles suivantes : Le cas de chargement considrer quant l'impact des glaces sur les piles en rivire doit, dans les cas usuels, tre le pire des deux cas suivants : La pousse engendre par un couvert de glace d'une paisseur correspondant une priode de rcurrence de 100 ans et s'exerant la cote atteinte pour un dbit correspondant 50 % de la crue moyenne annuelle. La pousse engendre par un couvert de glace d'une paisseur correspondant une priode de rcurrence annuelle et s'exerant la cote atteinte par la crue moyenne annuelle. L'paisseur, la rsistance et le point d'application du couvert de glace aux fins de conception des piles doivent tre connus pour dterminer les forces exerces par les glaces. L'paisseur de glace considrer est en millimtres (mm), llvation du point d'application de la force est en mtres (m) et la rsistance effective de la glace en kilopascals (kPa). Notes : Le niveau d'eau doit tre estim en tenant compte de la prsence d'un couvert de glace. Le point d'application des forces dynamiques se situe au tiers suprieur de l'paisseur de la glace.

TAPE 23

CONCEVOIR LES TRAVAUX AUXILIAIRES

1) Ralignement ou dtournement de cours deau Se rfrer la section 5.5.4 du Guide to Bridge Hydraulics de lATC et aux instructions suivantes pour des dtails additionnels. Les ralignements ou dtournements de cours deau sont non dsirables du point de vue environnemental et doivent tre vits moins quils procurent des avantages de trs grande importance. Le besoin dun ralignement ou dun dtournement de cours deau et sa localisation possible doivent tre considrs ds lenqute sur le terrain. Une configuration provisoire doit tre note sur le formulaire denqute. Ce trac pourra tre vrifi au bureau laide de photographies ariennes et examin avec les diffrents intervenants.

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En considrant qu'il n'y a pas de solution de rechange raisonnable, telle que la relocalisation d'une route, un ralignement ou un dtournement permanent d'un cours d'eau peut tre justifi dans les cas suivants : pour rduire un angle de biais excessif (> 45), lequel est structurellement et conomiquement indsirable; pour liminer ou rduire un empitement de remblai excessif dans le canal du cours d'eau. Cela peut se produire des traverses en biais avec de hauts remblais ou lorsqu'un canal longe une route; pour liminer un srieux problme d'rosion de la route ou des proprits en aval. La figure 2.6 a), l'annexe A, illustre cette situation; pour rduire le nombre de traverses d'un cours d'eau en mandres s'coulant paralllement la route. La figure 2.6 b), l'annexe A, illustre cette situation. Dans un tel cas, les droits des propritaires riverains doivent tre considrs; pour rduire le nombre ou la longueur des traverses un systme d'changeur complexe sur le rseau routier; en de rares occasions, pour rduire le niveau des E.H. une traverse ou en amont de celle-ci; pour liminer le besoin de deux ponts lorsqu'un cours d'eau tributaire traverse la route pour rejoindre le cours d'eau principal une courte distance en aval. La figure 2.6 c), l'annexe A, illustre cette situation. Bien que certains ralignements ou dtournements de cours d'eau ne causent pas de dommages environnementaux permanents ou du moins avec un faible degr de svrit, d'autres peuvent parfois avoir des consquences nfastes. Les dtournements le long des remblais en amont des routes peuvent crer des concentrations d'coulements dfavorables. La dgradation du lit et l'affaissement des berges en amont. La sdimentation du lit et le dplacement du canal en aval. Des dommages aux habitats en aval causs par la sdimentation de frayres et d'aires dalevinage. La possibilit d'embcles de glaces plus svres en raison de l'limination des courbes du cours d'eau et de la vgtation.

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Lignes directrices pour la conception de ralignements ou de dtournements permanents L'alignement du ralignement ou du dtournement doit tre raisonnablement compatible avec le comportement naturel de l'coulement en crue. Le raccourcissement d'un canal naturel doit tre aussi minime que possible. Le caractre naturel du cours d'eau et ses environs doivent tre autant que possible prservs. La relation niveau-dbit pour le nouveau canal et les plaines inondables doit tre similaire celle existant dans des conditions naturelles. Si ncessaire, les vitesses d'coulement dans le canal et proximit doivent tre limites la vitesse admissible du lit et des berges naturels par des barrages de contrle ou d'autres moyens; sinon, des mesures de contrle d'rosion doivent tre prises aux endroits critiques. Les calculs hydrauliques et les contrles d'rosion, temporaires et permanents, doivent tenir compte des coefficients de rugosit applicables aux conditions immdiatement aprs la construction ainsi quaprs la vgtalisation et la stabilisation du canal. Les pentes des berges doivent tre appropries aux matriaux utiliss et aux conditions d'coulement. Des mesures spciales doivent tre prises pour l'habitat du poisson sur des cours d'eau en gravier et autres contenant des ressources de poissons de grande valeur. Les extrmits d'un dtournement doivent tre alignes de faon ne pas affecter le canal en amont ou en aval, et les proprits avoisinantes. La construction doit tre prvue de faon viter les priodes de frai. Le rayon des courbes doit se rapprocher de celui du canal original. La possibilit d'un coulement non uniforme dans un dtournement trs court pourrait tre considre. Les coupures de mandres sont autant que possible viter. Ces coupures peuvent provoquer de srieux problmes environnementaux rsultant de l'rosion et de la sdimentation.

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2) Drainage local des plaines inondables Bien que le drainage des dpressions locales dans les plaines inondables soit habituellement ralis par des fosss ou des ponceaux, le contexte de l'ensemble de la traverse doit tre considr. Les points suivants doivent tre pris en compte : Un foss construit le long d'un remblai de route du ct amont peut causer une concentration d'coulement dfavorable. Des ravinements peuvent se produire si la pente est trop forte, et les sdiments qui en rsultent peuvent former un delta dans le cours d'eau principal et causer par la suite un dplacement du canal. Un ponceau install pour le drainage local peut subir de trs fortes vitesses. Il doit tre prfrablement du type contour ferm. Les petits ponceaux installs uniquement pour drainer les dpressions locales sur les plaines inondables ne doivent pas tre pris en compte pour l'valuation de l'coulement de dcharge cause de leur trs faible capacit en comparaison avec l'coulement total.

3) Drainage de tablier de pont Se rfrer au chapitre 2 du Manuel de conception des structures, Volume 1, du MTQ.

TAPE 24

PRPARER LE RAPPORT ET LES RECOMMANDATIONS FINALES

Une liste de vrification pour le contenu du rapport final est prsente lannexe B.

TAPE 25

SOLLICITER LES COMMENTAIRES DES AUTRES INTERVENANTS

Si la conception a t rellement modifie depuis la proposition prliminaire de l'tape 14, la soumettre nouveau aux intervenants concerns pour commentaires ou approbation.

TAPE 26

EXAMINER LES PLANS PRLIMINAIRES DU PONT

Aprs que les plans prliminaires du pont auront t achevs, les examiner pour vrifier la conformit avec les recommandations hydrauliques. Sil y a des diffrences qui peuvent mettre le pont en danger ou avoir d'autres consquences indsirables, examiner les solutions possibles et en discuter avec le concepteur de la structure.

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TAPE 27

DOCUMENTER LA CONCEPTION HYDRAULIQUE

Une documentation propre aux aspects hydrauliques de conception, de construction et d'entretien est ncessaire pour les raisons suivantes : fournir de l'information utile pour la conception d'autres ponts dans les environs; fournir de l'information dans le cas de litiges et de rclamations sur dommages; aider lors d'enqutes sur les effondrements de pont et les autres problmes hydrauliques; aider lors de rsolution des problmes d'entretien de pont, surtout ceux concernant les fondations et la protection contre l'affouillement; faciliter la surveillance du rendement hydraulique d'un pont.

L'ampleur et le dtail de la documentation dpendent de l'importance de la structure et de la probabilit de futures rclamations sur dommages et de problmes d'entretien. Pour diminuer l'ampleur des dossiers, tous les documents non essentiels sont jets et les plans rduits au strict ncessaire. Normalement, les documents suivants sont classs : correspondance pertinente, compte rendu de runion, etc.; notes et donnes de terrain; rapport de l'tude de fondation; donnes de conception et calculs; compte rendu donnant les bases dans la prise de dcisions en regard des options possibles de conception; rsum du travail; plan du site, profil et sections transversales, y inclus les dtails de la rivire; plan d'ensemble du pont; photographies du site, surtout lorsque de futures rclamations sont possibles;

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information tel que construit sur les dtournements de cours d'eau partir des plans de construction, particulirement dans les cas o cela peut affecter les futurs travaux d'entretien et de rhabilitation ou de rclamations sur dommages. L'information essentielle comprend : les lvations du dessous des semelles; les lvations auxquelles les pieux ont t fonds; la section transversale prcise de l'ouverture du pont.

Les rparations et les modifications ultrieures du pont et de ses approches doivent aussi tre documentes.

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ANNEXE A Figures

Figure 2.1 Niveaux des eaux hautes considrer une traverse adjacente un lac

A-1

Figure 2.2 Niveaux des eaux hautes une traverse dun tributaire dun cours deau

A-2

Figure 2.3 Affouillement local au pied du remblai dapproche la cule, et chevauchement de cet affouillement local laffouillement de la pile

A-3

Figure 2.4 Protection flexible typique dun talus A-4

Figure 2.5 Mur guideau typique montrant la direction de lcoulement et une fosse daffouillement son extrmit amont

A-5

Figure 2.6 Dtournement d