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Les travaux comprennent leviaduc d’une longueur de 600métres, un échangeur, unpassage inférieur et unbassin de rétention.

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LIAISONAVEC LAS A R R E

VIADUC FRONTALIERVIADUC FRONTALIERSU

R LA MOSELLE

SUR LA MOSELLE

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le viaduc frontalierle viaduc frontalierle viaduc frontalierle viaduc frontalierle viaduc frontalierde SCHENGENde SCHENGENde SCHENGENde SCHENGENde SCHENGEN

Le viaduc frontalier deSchengen fait la jonction entrel’autoroute A13 du Grand-Duché deLuxembourg et la BAB 8 del’Allemagne.

Le pont, étudié et construitsous la direction des autoritésluxembourgeoises, entrera dans lacompétence des servicesallemands après son achèvement.Conformément à la conventionentre états, les coûts de construction,qui s’élèvent à environ 1 milliard defrancs luxembourgeois (25 MillionsEURO), sont partagés au pro rata deslongueurs respectives entre les 2

états partenaires.Sur une longueur de 600 m,l’ouvrage franchit la bretelle d’accèsà l’échangeur de Schengen, uneroute communale, la route nationale

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luxembourgeoise et caissons derive à hauteur variable), lançage(caissons à hauteur +7- constantesur rive allemande) et hissage à partird’un convoi fluvial sur la Moselle. Lesparties hissées sont entièrementassemblées sur ponton en atelier.Le calcul global de la structure aété effectué en barre courbe entenant compte des épaisseurs etinerties variables. Une justification àla fatigue a été menéeconformément à l’Eurocode 3 et aurèglement français y relatif.

Localement, leszones d’appui ontété modélisées pardes éléments finis.Pour tenir comptedes effets de torsionde section ouverteen travées de rive etde sectioncontreventée enzone centrale enphase de montage,la structure entière aété modélisée par

des éléments de plaques et debarres. Pour les parties lancées, uneétude du patch-loading des âmesraidies a été menée par une analysemodale et un calcul élasto-plastique à grands déplacements.L’épaisseur de la dalle, large de 14,5m, varie de 20 cm en bout du porte-à-faux à 35 cm au-dessus desâmes. A l ’axe du caisson, elleprésente une épaisseur de 25 cm.

Le béton, d’une résistance de 45MPa sur cubes à 28 jours, estcomposé d’un ciment Portland defer PF 40 (CEM II BS 42,5), de graviersde Moselle et de sables du Bas-Rhin0/2.

La composition a été étudiée defaçon à permettre un décoffrageaprès 40 heures.A l’extérieur, les caissons métalliquesseront munis d’un revêtement deprotection anticorrosion à 4 couches(1x époxy- zinc 70 mu, 2x époxy- 80mu, 1x polyuréthanne 80 mu), ladalle sera protégée par uneétanchéité en polyuréthanne projetésur un époxy bicouche.Les piles centrales, les culées, ainsique les caissons sont accessibles.Au droit des piles, des trappes ontété aménagées dans la tôle defond afin de permettre l’accès auxchevêtres des piles pour l’inspectiondes appareils d’appui sphériques.Les travaux, qui ont été adjugés suiteà une soumission internationale, ontcommencé le 16 novembre 1998et seront achevés en 2001. La miseen service du pont est prévue en2002.

luxembourgeoise N10, la Mosellenavigable avec ses chemins dehalage aménagés en pistescyclables, la ligne de chemin defer Perl-Coblence, ainsi que la routefédérale allemande B419.Parmi les avant- projets étudiés, dontun caisson à fond en dalle mixte etune structure à appuis centraux àbéquilles en V, la variante retenuea fait l ’objet d’une optimisationesthétique des appuis.Le viaduc est constitué de 2 tabliersmixtes à 8 travées, avec unelongueur de travéecentrale de 130 m. Lesâmes des caissons sontinclinées 1:8 et lahauteur de constructionvarie de 3.20 m dans lestravées de rive jusqu’à6.40 m sur appuiscentraux. En travéecentrale, l’intrados suitune courbep a r a b o l i q u e .L’entretoisement estconstitué de cadres,entredistants de 6.0 m. En fonctiondes sollicitations, les raidisseurs sontcomposés d’augets trapézoïdalesen tôle pliée, de caissonsrectangulaires soudés ou d’aciersplats.Les caissons métall iques sontfabriqués dans 4 ateliers différents etprémontés sur site. Pour chaquetablier, la mise en place des 25tronçons se fait soit par grutage (rive

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DESCRIPTIF DE LDESCRIPTIF DE LDESCRIPTIF DE LDESCRIPTIF DE LDESCRIPTIF DE L’OUVRAGE’OUVRAGE’OUVRAGE’OUVRAGE’OUVRAGE

Le viaduc comprend deuxouvrages disposésparallèlement, supportantchacun une chausséeautoroutière.Les tabliers en structure mixteont une portée totalerespectivement de 596mètres et 607 mètres.

CARACTERISTIQUESGEOMETRIQUES

TRACE EN PLANTRACE EN PLANTRACE EN PLANTRACE EN PLANTRACE EN PLAN

Le viaduc présente sur toutela longueur un rayon de 1.100 m.

TRACE EN LTRACE EN LTRACE EN LTRACE EN LTRACE EN LONGONGONGONGONG

La pente est de 0,4% vers la riveallemande.

PROFIL EN TRAPROFIL EN TRAPROFIL EN TRAPROFIL EN TRAPROFIL EN TRAVERSVERSVERSVERSVERS

Le dévers est de 4%.La largeur totale du viaduc(2 tabliers parallèles) est de 29m.-Le tablier tablier tablier tablier tablier est continu sur 8 travées,

la travée principale enjambant laMoselle est de 130 mètres.Le tablier est voûté de chaque côtédes piles aux axes d’appui 50 et 60.La hauteur varie de 5,60 m surappuis à 3,60 mètres en travées, cequi correspond à un élancementde 1/23, respectivement 1/36.La section transversale estconstituée d’un caisson métallique,soudé à deux âmes, fermé d’unedalle supérieure en béton armé.Le caisson est rigidifié par descadres intérieurs entredistants de 6mètres (distance moyenne).En fonction des sollicitations, leraidissage des tôles se fait par desaugets trapézoïdaux et des caissonsrectangulaires.Le dallage en béton armé portedans le sens transversal et n’est pasprécontraint.Le béton B45 est constitué de sable.

C A R A C T E R E STECHNIQUES

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PILESPILESPILESPILESPILES

La forme des piles a étéchoisie selon les critèresgéométriques, statiques etesthétiques.On peut différencier trois groupessde piles:- les piles principales de chaquecôté de la Moselle;- les piles d’une hauteur importantedans la vallée;- les piles courtes, côté allemand.

Les piles principales aux axes50 et 60 sont en béton armé, d’unfût rectangulaire de 6,40 x 2,80 met d ’un fruit de 50:1 au senslongitudinal.Au sens transversal, la largeur estconstante.

viaducde schengenFONDAFONDAFONDAFONDAFONDATIONSTIONSTIONSTIONSTIONS

La culée côté allemand (Perl)et les piles aux axes 20 et 30 sontétablies en faisant usage desemelles superficielles dans lamarne compacte avec unesubstitution de sol en place par unbéton de remplissage d ’uneépaisseur < 1,5 m.

Aux axes 40 à 60, lessemelles sont posées directementsur la dolomite compacte avecune faible substitution de sol. Lesdimensions des massifs de fondationvarient et dépendent des piles.

Les axes 70 et 80 sont situésau niveau d ’une fail le, qui seprésente aux environs de l’axe del’autoroute.

Le niveau de la dolomitecompacte baisse au fur et à mesurede la progression vers leLuxembourg. Les fondationsreposent sur des pieux forés de 1,20m de diamètre appuyés sur ladolomite.

CULEESCULEESCULEESCULEESCULEES

Les culées sont constituéesd’un chevêtre reposant sur un massifde béton. Les culées des ouvrages,côté allemand, ainsi que côté

luxembourgeois, sont décalées de5 m, afin de mieux s’adapter à lasituation et de réduire la hauteur destalus.

Les culées sont accessibles.Un passage de service entre le murgarde-grève et le tablier rendpossible l ’accès au caisson etl ’ inspection des appareils dedilatation.

La culée luxembourgeoise estfondée sur pieux de 1,20 m dediamètre et de +/- 30 m delongueur. Le fût est creux et accessible

à partir du pied et du tablier (têtede pile).

La pile axe 50 Nord estconfortée en base d’un béton deremplissage partiel (heurts de

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bateaux). Les têtes de piles sonten forme de Y.

Les piles dans les axes 40,80 et 90 affichent le mêmeaspect que les piles principales,mais avec des dimensions plusfaibles.

La hauteur varie de 17 à24 m. La section pleine du fûta les dimensions de 5,20 x 2,0m avec un fruit de 50:1. Les pilesaux axes 10 et 30 sont pluscourtes et d ’une formeparticulière.Elles sont d’une section pleine de 6,70 x 1,80 m sansfruit.

L’élargissement de tête est plus faible que celuides hautes piles.

Pour l’exécution des piles,,,,, on a fait usagede paniers de ferraillage préfabriqués, mis en oeuvrepar des grues tour. Les paliers intermédiaires des pilescreuses sont constitués de prédalles.

piles

piles

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viaduc schengendeLA CHARPENTE METALLIQUE

En coupe transversale, lescaissons sont constitués de deuxâmes inclinées 1:8 et d’un fond decaisson horizontal, le dévers de lachaussée étant repris par unedifférence des hauteurs d’âme.L’entretoisement est constitué decadres inférieurs, entredistants de+/- 6 m.

En section courante, les âmessont munies de 2 séries de raidisseursen forme d’augets trapézoïdauxd’épaisseur de 6 ou 10 mm. Surappuis centraux, on augmente à 4séries d’augets.

Le fond de caisson est raidi surtoute la longueur par 4 rangées deraidisseurs, constituées en fonctiondes soll icitations d ’augetstrapézoïdaux (épaisseur 6, 10 ou 12mm) en travées de rive, de caissonsrectangulaires (ép. 12 mm) surappuis principaux et d’aciers platsen zone à traction prépondéranteen milieu de travée centrale.

Pour les semelles supérieures,on a systématiquement fait usagedes tôles à épaisseur variable.

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PLAN

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Avec une largeur constantede 800 mm, leur épaisseur varie de22 mm à 140 mm.

Le fond de caisson a étédivisé en 3 zones d ’épaisseursdifférentes: en coupe transversale,les extrémités sont à inertie variable(épaisseur maximale 60 mm surappuis centraux et 45 mm engrande travée) et la tôle centrale àépaisseur constante.Les âmes sont constituées de tôlesà épaisseur constante. Tous leséléments constitutifs suivent lacourbure en plan.

Pour assurer la liaison avec ladalle en béton armé, des goujonsKÖCO 22x125 sont prévus en 4rangées à des distances variables,avec une augmentation dunombre au droit des reprises debétonnage.

Le système de protection anti-corrosion des caissons correspondaux prescriptions allemandes ZTV-KOR:- en atelier: première couche de 70mu en époxy-zinc, 2 couches de

protection en époxy-micacé de fer(à 80 mu chacune),- sur site: couche de finition enpolyuréthanne avec micacé de fer80 mu.

FFFFFabrication et mise en oeuvre desabrication et mise en oeuvre desabrication et mise en oeuvre desabrication et mise en oeuvre desabrication et mise en oeuvre descaissons métalliques:caissons métalliques:caissons métalliques:caissons métalliques:caissons métalliques:

Longitudinalement, lescaissons métalliques ont été divisésen 25 tronçons. En coupetransversale, on a encore partagéles tronçons en 3éléments pour lasection courante(à hauteurconstante) et en 5éléments pour lestronçons sur pilescentrales (àhauteur variable).La mise en placedes éléments 1 à10 (côté RFA) a été réalisée parlançage, les éléments 19 à 25 ontété mis en place par grutage avecdes grues automobiles, les élémentsappuis centraux ont été levés

par11,12, 17 et 18 à inertie variablesur des grues à capacité élevée etla partie centrale, éléments 13 à 17,a été hissée à partir du chenalnavigable de la Moselle par desvérins à torons hydrauliques.Fabrication en atelier, transport,assemblage sur site.Les 50 tronçons de charpente ontété fabriqués en 4 ateliers différentset amenés sur site par des convoisroutiers à l’exception des tronçons sur

Moselle.Sur site, la section transversale a étérétablie au sol. Le fond de caissoncomporte 2 joints de soudurelongitudinaux sur toute la longueurdu pont.

charpente métalliquecharpente

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LançagePour le lançage, le caisson est

posé sur un chariot de lançage enzone de montage.Les rails delançage suivent la courbe en plan.Sur piles, on a installé à un niveauélevé des appuis de lançage,composés d ’un gros appui ennéoprène de rotation portant unsommier sur lequel sont disposés les

appuis de petit format pour larépartition de la charge sur unelongueur de 2.0 en-dessous del’âme. Le lancement est exécutépar deux vérins mono-torons,travaillant en phase, et tirant lechariot de lançage, qui glisse sur lesrails par l’intermédiaire des patins enPTFE. Il n’y a pas de palées provisoires

intermédiaires. Sur les appuis, onutilise également des plaques enteflon. Le réglage transversal se faitavec des vérins de 25 tonnes.

L’avant-bec est une structuredroite en treillis d’une longueur de+/- 24 m, constitué de profiléslaminés .

Pour le lancement, des étudesspéciales ont été menées afin dedéterminer la charge critique devoilement de l’âme sous l’effet descharges concentrées (Patch-Loading). A cet effet, une partie ducaisson a été modélisée en coqueset on a procédé à une analysemodale et un calcul élasto-plastiqueà grands déplacements. Sur site, lesréactions d ’appuis les plusdéfavorables pendant le lançageont été mesurées lors des phasescritiques de lancement, afin decontrôler la correspondance entre lecalcul et la réalité.

Après le lancement, ledévérinage a été entamé enplusieurs étapes suivant un scénarioétabli par le bureau d’études.

GrutageLa mise en oeuvre des

éléments à hauteur constante sur larive luxembourgeoise a été réaliséeà l’aide de grues automotrices. Enfonction de l’emplacement desaires de montage et del’encombrement du chantier, 2tronçons ont été soulevés en uneseule opération.

viaduc schengende hissage

grutag

grutage

lançage

levage

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LevageLes tronçons à hauteur variable sur

piles centrales ont un poids allant jusqu’à380 tonnes. Leur mise en place a nécessitél ’usage de grues de forte capacité.Comme les opérations se sont dérouléesprès de la Moselle et particulièrement surdes alluvionsou remblais defaible qualité,l ’étude dessols apréconisé unesubs t i t u t i onpartielle pardes matériauxde qualité.Hissage

Pour l’élément hissé d’un poids de380 tonnes et d’une longueur de 90 m, lestronçons 13 à 17 ont été soudés 2 par 2en atelier et puis assemblés sur un pontonà Lauterbourg. Par un convoi pousseur à 3pontons accouplés, chaque élément a étéamené au site en un trajet de 4 jours parle Rhin et la Moselle.Le hissage des 2 parties centrales a étéréalisé à l’aide de 4 vérins à torons delevage à 10 torons, la charge maximalepar vérin étant de quelques 100 tonnes.Chaque opération de hissage a nécessitéla fermeture de la voie navigable pendantune journée. Le positionnement du caissona été effectué à l’aide de treuils ancrésdans les berges, un treuil de halage situédans l’axe du pont a servi au réglage fin àl’aplomb des torons en attente. La courseest de l’ordre de 28 m. Afin de permettre

gelevage

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le réglage convenabledes joints de soudure,un jeu de 75 mm a étélaissé entre les caissons,et on a surélevéprovisoirement lesappuis 40 et 70,adjacents aux pilesprincipales.

Provisoirement,pendant les phases dehissage et debétonnage, la sectiondu caisson en travéecentrale a été ferméepar uncontreventement pouraméliorer la reprise dela torsion due à lacourbure en plan.

Application du système de protection anti-corrosion:Application du système de protection anti-corrosion:Application du système de protection anti-corrosion:Application du système de protection anti-corrosion:Application du système de protection anti-corrosion:A part la couche finale de protection, la majeure partiedes revêtements est appliquée en atelier. Sur site, il fautcependant exécuter la protection de tous les jointssoudés, les réparations et les retouches. Il a fallu mettreen oeuvre une nacelle fermée, apte à suivre le profilde l’intrados et de permettre un travail facile au droitdes piles.

Mise en oeuvre des dallesMise en oeuvre des dallesMise en oeuvre des dallesMise en oeuvre des dallesMise en oeuvre des dalles

La largeur de dalle est de 13.65 m pour lecaisson Sud et de 13.95 m pour le caisson Nord.L’épaisseur de la dalle varie de 20 cm en extrémité à35 cm sur semelles et 25 cm en partie centrale. Letaux de ferraillage est systématiquement de 0.8 %en travées et de 2 % sur piles.

Le béton est d’une qualité B45 (résistance surcubes), on utilise un acier BSt 500 S.

Chaque tablier comporte 52 phases debétonnage de +/- 12 m de longueur. Le bétonnageest réalisé par équipages mobiles. Les cycles debétonnage comportent 4 jours, à savoir:1er jour: décoffrage et avancement du chariot,2e jour: ferraillage de +/- 12 tonnes d’acier,3e jour: bétonnage d’une phase,4e jour: chariot en attente.

A ce rythme, il est possible d’avancer enmoyenne de 5 phases par chariot en 2 semaines.

viaduc schengende hourdishourdis

05.09.2000

28.03.2000

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Préalablement, il a fallu élaborer unecomposition de béton permettantun décoffrage à 40 heures etdéveloppant unerésistance satisfaisante à 28jours. Un soin particulier aété mis sur l’exécution desreprises de bétonnagepour obtenir une surfaceapte à reprendre l’efforttranchant de la dalle.

Pour bétonner latravée centrale de façon+/- symétrique, le premierchariot (côté Allemagne) adémarré 4 phases enavance par rapport ausecond. Ensuite, lesbétonnages se sont suivisdes deux rives jusqu’à lazone des momentsnégatifs sur appuisprincipaux. Arrivés à cetendroit et dans l’optiqued’éviter les grandsmoments de flexionnégative sur piles, leschariots sont ensuitedéplacés au milieu de latravée centrale pourbétonner vers l’extérieur.

Les équipagesmobiles ont été munis d’unplancher étanche en sous-face afin de sécuriser la circulationsur les voies franchies et depermettre le nettoyage des âmessuite aux bétonnages.

échangeur échangeur

Serré entre la sortie du tunnel et la culée du viaducdans les vignes du Raederberg, l’échangeur de Schengenconstitue un lien à caractère local entre la grande voirie et

la voirie normale. Projetédans un terrain difficile, leprojet de l ’échangeurminimise l’occupation dusol et récupère aumaximum les matériaux dedéblais. Ceci a pourconséquence des rayons

restreints et des pentes assezraides. Le projet del’échangeur comprend lestravaux à la bretelled’accès passant en-dessous du viaduc, desterrassements en déblaispour approcher ensuitela partie principale,l’exécution d’un passageinférieur au centre del’échangeur et la réalisationd’un remblais importantpour les bretelles d’accès àla voie directionnelle versLuxembourg. Entre la routenationale N10 et la bretelled’accès, le bassin derétention récoltant toutes leseaux super ficielles del ’ouvrage a trouvé saplace.

Pour assurer une bonne intégration au niveau paysager pardes procédés de construction modernes et adaptés, lastabilisation de ce remblais a été réalisée par des files degabions de pierres naturelles de 2 m de hauteur.

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O.A.1

viaduc schengende

Principales carctéristiquesPrincipales carctéristiques

Vitesse de base échangeur: 50 km/hVitesse de base autoroute: 100 km/hDécliveté maximale échangeur: 6 %Rayon minimal: 30 m (bretelle d’entrée sur viaduc)Déblais-remblais: 80.000 m3 de terres marneusesExcédent (terre non-réutilisable): 10.000 m3Cubage de gabions: 3.000 m3Portée de l’OA I: 11,2 mLargeur biaise de l’OA I: 60 mBiais de l’OAI: 145 grades

éc

hang

eurLe remblai a entièrement été réalisé avec les marnes du site, avec toutefois des

matériaux d’apport pour réaliser des couches drainantes tous les 1.50 m.Au droit de la séparation des différentes bretelles, les dénivellations ont dû êtrereprises par des murs de soutènement en béton armé de qualité RILEM. Le pieddes murs de soutènement a été muni d’un parement en pierres naturelles pourrappeller les pierres apparentes des gabions.Entre chaque plot, les joints de constructionsont cachés par des socles massifs, quiprésentent également un moyen destructuration architecural.Le passage inférieur, dénommé OA I, est unpont-cadre de la même famille que les autresouvrages courants de l’autoroute. L’ouvrage estconstitué d’une dalle, de deux murs de front,de murs en aile et en retour et de murs desoutènement. L’aspect du pont est résolumentcontemporain et les parements sont en béton-vu structuré. La corniche est en élémentsmétalliques peints. A l’extrémité de l’encorbellement Sud sera intégré un écrananti-bruit transparent.Un élément important lors du chantier a été la découverte de très importantsvestiges archéologiques en bas du Raederberg et près de la jonction à la routeN10.

échangeur

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