Pont du tram,
point de vue d’ingénieur

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Situé à Saint-Laurent-en-Royans, le pont du tram au-dessus du Cholet est actuellement l’objet de réflexions sur son devenir menées par différentes collectivités (Département de la Drôme, Communauté de communes du Royans-Vercors). Malgré les interpellations des habitants (*), ces dernières communiquent peu sur leurs avancées, alors que nombreuses inquiétudes se manifestent au sujet de l’avenir du pont et des enjeux patrimoniaux, environnementaux et économiques. Dans cet article, c’est un ancien ingénieur de l’Ecole Nationale Supérieure des Arts et Industries de Strasbourg, Pierre Trouillet, qui analyse la structure du pont, expose son point de vue sur l’état de cet ouvrage et sur son devenir.

Historique

A la fin des années 1800, le chemin de fer constituait l’un des moyens les plus performants pour assurer les échanges de marchandises et le déplacement des hommes. Les grands axes nationaux (les plus rentables : faible coût de construction, important trafic) avaient été déjà réalisés. Il s’agissait dans un deuxième temps d’irriguer des zones moins peuplées et plus accidentées par des lignes de chemin de fer secondaires, par nature moins rentables.
La nécessaire réduction des coûts de construction a imposé notamment la diminution de la largeur de la plateforme (voies étroites « métriques »), la pose sur chemins et routes existantes (tant que la pente le permettait) et un allégement des surcharges de dimensionnement des ponts.

Une loi de 1880 imposait le concédant : si la voie ferrée devait emprunter une route nationale il s’agissait de l’Etat et si elle devait emprunter une route départementale ou un chemin vicinal il s’agissait du Département, les services de l’Etat intervenant au niveau de l’avant-projet.
La compagnie des chemins de fer de la Drôme (CCFD) a été constituée en 1891 pour la création d’un réseau à voie métrique (décrets n° 24373 du 17 Aout 1891 et n°26585 du 18 avril 1893).

La ligne entre Bourg-de-Péage et Sainte-Eulalie-en-Royans et le pont (cercle rouge)

Cette ligne longue de 40 km desservait Bourg-de-Péage – Romans – l’Ecancière – La Baume d’Hostun – Saint-Nazaire-en-Royans – Saint-Thomas-en-Royans – Saint-Jean-en-Royans – Saint-Laurent-en-Royans – Sainte-Eulalie-en-Royans. Il s’agit d’une ligne à voie unique et à écartement réduit des rails, mise en service le 16 mars 1901.
De 1903 à 1914, elle a été réalisée à l’aide d’une locomotive à vapeur de 7 tonnes construite par Turgan et Foy. Le trafic était alors modéré : le tableau horaire de l’été 1914 que nous avons consulté montre que deux allers et retours par jour.
En 1920 le concessionnaire est en difficulté financière.
En 1922 le Département de la Drôme rachète la concession.
En 1931, la circulation du tram est arrêtée. L’exploitation de la voie se poursuit par bus.
En 2017 le pont est fermé au trafic.

Sur l’extrait de carte ci-dessous, on relève que l’ouvrage porte la RD 361 et appartient toujours donc au Département.

La RD 54 relie Saint-Jean-en-Royans et Saint-Laurent-en-Royans mais elle est pentée, chargée en trafic, et ne dispose pas de bande cyclable. Le passage en vélo n’est pas agréable. A contrario, l’ancienne ligne de tram suit le tracé de la RD 361 et relie les deux communes par une pente douce sur un itinéraire bucolique peu circulé .

Tracé en plan au droit du pont du tram

La conception du pont du Cholet

Ne disposant d’aucun plan, ni du dernier rapport d’inspection détaillé (*), j’ai observé l’ouvrage sans moyen spécifique d’accès : l’accès du dessus est interdit et rendu impossible par des clôtures de 2 m. de haut ; les structures porteuses (longerons, entretoises, membrures inférieures des poutres) sont sous la chaussée, celle-ci étant haut perchée. Elles ne peuvent être observées que de loin car la plateforme de visite existant en partie basse des poutres n’est pas accessible, et par ailleurs le lit du Cholet est profond et encaissé.

Vue depuis l’amont rive droite (2021) ©JPBos
Vue depuis Saint-Laurent. La largeur des voies ne permet pas le croisement © P. Trouillet/AF3V.
Le Royans pittoresque – Environs de St-Jean-en-Royans – Viaduc sur le Cholet… Source: Wikimedia/Claude Villetaneuse

L’ouvrage porte la RD 361 à environ 30 m. au-dessus de la rivière du Cholet. Il se décompose en 5 parties :

Coté Saint-Laurent : 3 arches en plein cintre et en moellons. Leur tracé en plan est courbe. L’arche centrale franchit le chemin des forges. Les voussoirs des tympans sont constitués de pierres de taille.
La culée Saint-Laurent accolée à la dernière arche, particulièrement haute, positionnée en crête de talus et portant les appareils d’appuis des poutres.
Le pont métallique de 55.25 m. de portée (valeur indiquée), réalisé en treillis multiple. La distance entre montants est de l’ordre de 3.10 m. (estimation). On déduit de ceci l’estimation de la hauteur des poutres principales : environ 4.5 m. (soit un élancement de 1/ 12, valeur très faible).
La culée Saint-Jean, tout aussi haute que la précédente ;
Une arche en maçonnerie du même type que ci-dessus.
La longueur cumulée de ces parties est de l’ordre de 100 m.

Pont du tram © P. Trouillet
Coupe transversale

A partir des observations sur site, on peut déduire la coupe transversale suivante :
-1– dalle en béton armé réalisée vers 1931 lors de la transformation de ce pont rail en pont route ;
-2– trottoirs latéraux. Ils ne protègent pas les poutres porteuses contre les chocs éventuels de véhicules. ;
– 3– longerons. Ils devaient certainement porter directement les rails. Avec les entretoises (4), ils portent aujourd’hui la dalle (1) ;
-4– entretoises. Leur fixation sur les poutres est détaillée ci-après ;
-5– poutres principales ;
-6– contreventement vertical permettant de transférer les efforts du vent en différents points de la partie basse des poutres ;
-7– poutre au vent horizontale. Elle permet de transférer les efforts ponctuels apportés par (6) vers les appuis métalliques (10) du pont ;
-8– platelage destiner à faciliter l’accès aux différentes parties de l’ouvrage notamment lors des inspections et des travaux ;
-9– main courante du platelage ;
-10– appareils d’appuis métalliques sur culées.

Ordinairement, la voie est soit placée en partie supérieure des poutres soit en partie inférieure, ce qui simplifie la reprise des efforts. Ce n’est pas le cas pour le pont du Cholet.

Géométrie des poutres principales

Vue depuis l’aval
Vue en about de poutre

Les efforts apportés par les entretoises sur les montants figurent ci-dessus en orange. Pour un montant sur deux, ils peuvent être remontés (ou descendus) directement aux nœuds de la triangulation pour être ensuite décomposés en efforts normaux dans les diagonales, comme on le voit en A. Pour les autres, le point de concours des diagonales n’est plus dans la membrure. Il en découle dans celle-ci une flexion locale qui peut être importante.

Viaduc des Fades, au-dessus de la Sioule, entre les communes de Sauret-Besserve, au nord, et des Ancizes-Comps, au sud, dans le Puy-de-Dôme.

Le système treillis utilisé pour les poutres du pont du Cholet est une simplification du système de treillis multiple Warren d’ordre 5 utilisé par Eiffel notamment pour le viaduc des Fades.

L’ouvrage a dû être conçu suivant le règlement de 1891 qui prévoit pour les voies étroites :
Une machine de 40 t. (4 essieux de 10 t. espaces de 1.3 m.).
Des wagons de 16 t. (2 essieux de 8 t. espaces de 3 m.).

A cette époque les constructions étaient en fer puddlé et de plus en plus fréquemment en acier. Les contraintes admises dans ces matériaux étant différentes, il serait indispensable de s’assurer de celles-ci (prélèvement d’éprouvettes pour essai de traction et pliage) . Les contraintes dans le fer étaient alors limitées à 85 MPa. Contrairement à une idée répandue, le fer puddlé peut être soudé, moyennant certaines précautions (voir bibliographie).
Une plaque indique que l’ouvrage a été construit par l’entreprise Imbert Frères de St Chamond (Loire). Bien que l’activité « ouvrages d’art » était plutôt marginale pour elle, elle a construit des ouvrages bien plus importants dont le pont de Trinquetaille en Arles sur le Rhône. Par la suite elle fusionnera avec le constructeur Lanet de St Chamond qui construisait des ponts militaires en treillis de géométrie très proche de celle du pont du Cholet.

Etat de l’ouvrage

Capacité portante
Lors de la transformation en ouvrage routier il a été nécessaire de réaliser une dalle en béton armé. On peut estimer sa masse a 1.5 t./ m. , soit environ 1/3 des surcharges routières « camion Bc » (environ 5t/m) . Il est possible de réduire ces charges permanentes. Comme le montrent les photos ci-dessous, la capacité portante a diminué au fil des années. On ignore comment elle a été déterminée.

Coté St Jean en 2021

Etat des ouvrages d’accès
Un examen rapide depuis le sol n’a pas permis de détecter de fractures ou de basculement de tympans. En revanche, on relève de forts dépôts de calcite sur les parements. Ceci est dû à un défaut d’étanchéité en extrados de voûte et à une position inadaptée des barbacanes. Quelques écoulements d’eau très récents tendent à se faire entre le tympan et la voûte.

Pont d’Orzilhac dans la Loire aujourd’hui démoli. Affouillée à sa base, une pile de cet ouvrage ferroviaire s’était fortement inclinée entrainant de fortes déformations des voûtes et tympans adjacents. © P. Trouillet
Pont du tram : les maçonneries sont en bon état © P. Trouillet

Etat de la charpente métallique
La peinture est présente, comme le montre la photo d’ensemble (ce qui démontre qu’il a fait l’objet de soins attentifs et réguliers) mais elle tend à fariner.
L’eau s’écoule certainement depuis la jonction trottoir-dalle. Il en résulte :
Une dégradation de la sous face de la dalle béton avec écaillage et corrosion des aciers à béton armé ;
Une corrosion des longerons, notamment la file amont ;
La corrosion des barres de contreventement. Certaines sont rompues.

Corrosion et ruptures de barres de la poutre au vent. Corrosion du platelage de la plateforme de visite © P. Trouillet

Ces barres ne sont utiles que pour faire transiter les efforts du vent jusqu’aux appuis. Elles sont réparables par une entreprise spécialisée en charpente métallique. Ces observations ne sont pas exhaustives. Les parties porteuses n’ont pas été vues de près.
Il est indispensable d’accéder au rapport d’inspection détaillée quinquennale pour se faire un avis sur l’état précis de la charpente.

Pour une restauration du pont, il serait nécessaire :

• Si ce n’est pas déjà le cas, faire procéder à un diagnostic par un spécialiste de construction métallique (laboratoire, spécialiste Cofrend …) en vue de définir les épaisseurs résiduelles de métal, rechercher les éventuelles fissures, les éventuels feuilletages de fer puddlé, caractériser les métaux en place, vérifier le fonctionnement des appareils d’appui..
• Faire vérifier par un bureau d’études les contraintes dans l’ouvrage compte tenu des dégradations qui auraient été observées ci-dessus, définir précisément les travaux de confortement nécessaires.
• Renforcer l’étanchéité de la dalle. Une des solutions possibles pourrait consister à remplacer la dalle existante par une dalle plus fine mais courant d’une poutre à l’autre (par exemple dalle Robinson avec béton haute performance).
• Recueillir et évacuer les eaux du tablier
• Assurer la retenue des usagers (garde-corps cycliste sur ouvrage ?), boudin en béton de guidage des véhicules pour éviter les risques de chocs.
• Sabler et repeindre l’ouvrage. En vue de protéger le cours d’eau, ceci pourrait se faire après vérification à l’aide d’un échafaudage suspendu à l’ouvrage.

Pour une reconstruction du pont, il faudrait alors :

• Préparer une plateforme coté Saint-Jean pour assembler le nouvel ouvrage et déconstruire l’existant (coté Saint-Laurent, le tracé en extrémité est courbe).
• Alléger le pont pour faciliter sa manutention (démolition de la dalle béton …et pour cela construire un échafaudage pour protéger le Cholet), démolition partielle de la culée Saint-Jean pour permettre le ripage longitudinal du pont existant, vérifier sa résistance…
• Renforcer l’ouvrage existant en vue de permettre à l’ouvrage nouveau de se pré-positionner.
• La dépose de l’existant pourrait alors si nécessaire se faire en utilisant le nouvel ouvrage.
Les poutres actuelles font environ 4 m. de haut pour une portée de 55 m.
Aujourd’hui on réaliserait soit un pont mixte (poutres métal surmontées d’une dalle en béton) ou bien un pont mixte bois-béton. Dans tous les cas, l’économie conduirait à réduire la hauteur (de moitié pour le pont acier-béton). Il faudrait alors rehausser les appuis et reprendre les culées.

Conclusion

Le pont du Cholet est dans un site remarquable. Il est aussi très original. Maintenant plus que centenaire, sa structure en treillis témoigne d’une étape significative dans l’histoire de la construction métallique en France. Cette structure était plus économique en matière et main d’œuvre.

Cet ouvrage est intéressant tant pour le trajet vélo quotidien (faibles pentes, trafic VL/ Pl très faible) que pour le tourisme (site d’une grande beauté). La solution de démolition reconstruction requiert le renforcement préalable de l’existant et la mise en place d’un nouveau pont à construire depuis la rive Saint-Jean. Si les avaries se limitent à celles listées ci-dessus, la solution de réparation est possible, maitrisée et me semble préférable. De mon point de vue d’ingénieur et ignorant tout des réalités locales, je note que le Département de la Drôme perdrait une occasion de relever un défi développant un savoir faire « innovant », comprenant un taux plus important de main d’œuvre et de matière grise, réutilisable sur d’autres sites, d’autres ouvrages, d’autres pays… Et la Communauté de communes du Royans-Vercors perdrait un ouvrage qui a traversé un siècle et demi, au profit d’un ouvrage apparemment neuf – sans peut-être avoir plus de moyens de l’entretenir et, plus tard, de le réparer – et qui également s’inscrirait dans son contrat de transition écologique.

Bibliographie

Archives municipales de Valence, dans le fond régional, au D10212 : « Compagnie de chemins de fer de la Drôme ».
Archives départementales, sous le repère « 5S, chemins de fer départementaux, ligne Valence à Pont en Royans » :
– 118S1 : établissement de la ligne
– 115 S2 : avant projets
– 115 S1 : instructions applicables
– 115S4 : dossiers du Conseil général
[Ministère Transports 1891] Instruction ministérielle pour la surveillance et l’entretien des ponts métalliques en France.
[Règlement Ministériel, 1891] du 29 Aout 1891 relatif aux épreuves de chargement des ponts métalliques en France, chapitre ponts ferroviaires à voie étroite.
[RESAL, 1893] « Ponts métalliques » tome 1, éditions Baudry, 639 pages.
[FACS] (Fédération des associations des chemins de fer secondaires a consacré un numéro à ceux de la Drôme : https://www.facs-patrimoine-ferroviaire.fr/cfrt/cfrt-ndeg359
[H. DOMMENGIE] « Les chemins de fer oubliés – Sud Est », pages « Drome, éditions du Cabri 1983
[J.P. PERSY, 1985] Différents articles dans le bulletin des laboratoires des ponts et chaussées relatifs à la soudabilité des fers puddlés.
[CF de la Drôme] http://www.rvd.free.fr/lechemindeferdepartementaldeladrome_leslignes_bourgdepeage_steulalieenroyans
_photosbourgdepeage_steulalieenroyans.htm
[Wikipédia] https://fr.wikipedia.org/wiki/Chemins_de_fer_départementaux_de_la_Drôme.
[cparama] https://www.cparama.com/forum/saint-laurent-en-royans-t20875.html
[Passion-métrique] http://www.passion-metrique.net/forums/viewtopic.php?f=2&t=5732
[SNCF 1976] Hypothèses de calculs pour la vérification de la portance des ponts rails
[ITSEOA 1976 ] Instruction ministérielle relative à la surveillance et l’entretien des ouvrages d’art relevant du Ministère de l’Equipement.
[Croizette- Desnoyers, 1891] Cours de ponts.