Partie D – Capacité des ponts

Annexe - Manuel de référence sur la gestion de la sécurité des ponts avec commentaires de clarification rédigés sur fond gris

3.1 – Portée

Le PGSP de chaque autorité ferroviaire devrait empêcher la circulation de matériel roulant susceptible d’endommager un pont parce qu’il dépasse les contraintes de sécurité de ses composantes ou encore les hauteurs libres horizontales et verticales fixées.

Analyse de la section 3.1 – Portée

Cette section propose que les procédures soient incorporées dans les PGSP pour empêcher la circulation de matériels qui risquent d’endommager un pont parce qu’ils dépassent les niveaux de contrainte sécuritaires de ses composantes ou les hauteurs libres horizontales ou verticales du pont. La protection des ponts et de leurs composantes contre des contraintes excessives est indispensable à l’intégrité et au bon fonctionnement continus du pont. Il est par ailleurs essentiel que les matériels ou les charges ne dépassent pas les hauteurs limites d’un pont au risque de lui causer de graves dégâts.

3.2 – Détermination des capacités de charge maximales d'un pont

  1. Chaque autorité ferroviaire devrait  calculer la capacité de charge maximale de chacun de ses ponts. La capacité de charge est censée être la capacité de charge sécuritaire, et non la capacité de charge maximale.
  2. La capacité de charge de chaque pont devrait être illustrée dans le PGSP de l’autorité ferroviaire, et être accompagnée de la méthode qui a permis de calculer cette capacité.
  3. La capacité de charge doit9 être déterminée par un ingénieur de pont ferroviaire au moyen de méthodes et de normes techniques applicables à la catégorie, à la configuration et au type de pont examiné.
  4. La capacité de charge d’un pont peut être calculée d’après les dossiers de conception et de modification existants d’un pont, sous réserve que le pont soit essentiellement conforme à sa configuration. Autrement, la capacité de charge d’un pont devrait être déterminée en mesurant et en calculant les propriétés des différentes composantes ou au moyen d’autres méthodes fixées par un ingénieur de pont ferroviaire.
  5. Lorsque l’inspection d’un pont révèle que l’état du pont ou de ses composantes risque de compromettre sa capacité de charge, un ingénieur de pont ferroviaire devrait alors calculer une nouvelle capacité de charge.
  6. La capacité de charge d’un pont ferroviaire peut être exprimée par des valeurs numériques liées à un système normalisé de charges des ponts ferroviaires, mais, quoi qu’il arrive, elle devrait être exprimée en fonction du poids et de la longueur des wagons et des locomotives pris individuellement ou collectivement, à l’intention des employés des transports.
  7. La capacité de charge d’un pont peut être exprimée en fonction des conditions de charge normales et maximales. La circulation de matériels roulants qui produisent des forces supérieures à la capacité normale devrait être assujettie à des restrictions ou à des conditions qui peuvent être prescrites par l’ingénieur de pont ferroviaire.

Analyse de la section 3.2 – Détermination des capacités de charge maximales d'un pont

a. Chaque autorité ferroviaire devrait calculer la capacité de charge de chacun de ses ponts. Il est indispensable que l’autorité ferroviaire sache que les charges transportées sur un pont ne dépassent pas la charge sécuritaire de ce pont. Toutefois, une fois qu’il est établi qu’un pont a une capacité suffisante pour supporter les charges transportées, aucun effort additionnel n’est requis aux fins du calcul précis de la charge supplémentaire de ce pont, même si cela pourrait être utile sur le plan de la planification ou de l’économie.

Une autorité ferroviaire devrait prévoir l’évaluation de la capacité portante des ponts dont on n’a pas encore calculé la capacité de charge. Il est prévu que les ponts ferroviaires non évalués se voient accorder une priorité relative pour leur évaluation, selon le jugement de l’ingénieur de pont ferroviaire. Ce classement par ordre de priorité peut être réalisé par observation ou par l’évaluation de certains éléments critiques d’un pont ferroviaire, selon ce qu’en décide l’ingénieur de pont ferroviaire, qui utilisera pour cela son jugement professionnel.

b. La capacité de charge de chaque pont devrait être illustrée dans le PGSP de l’autorité ferroviaire, tout comme la méthode qui a servi à calculer cette charge. Une fois la capacité de charge connue, la valeur devrait être consignée pour être utile. Comme exemples de méthodes de calcul, il y a les documents de conception originaux, les recalculs ou la cote obtenue suivant l’inspection.

c. Aux termes de l'article 11 de la Loi sur la sécurité ferroviaire «Les travaux relatifs à la conception, à la construction, à l'évaluation ou à la modification d'installations ferroviaires sont effectués sous la responsabilité d'un ingénieur conformément à des principes d'ingénierie bien établis ». Par conséquent, un ingénieur et compétent dans le domaine de l'ingénierie des ponts ferroviaires doit déterminer la capacité de ces ponts. Le calcul de la capacité de charge exige les études, l'expérience et la formation d'un ingénieur qui connaît bien les ponts ferroviaires et les pratiques normalisées propres à cette catégorie d'ouvrage.

Tandis que les références normalisées actuelles de la conception et de l'analyse des ponts ferroviaires se trouvent dans le « Manual for Railway Engineering » de l'American Railway Engineering and Maintenance of Way Association (AREMA) et que les chapitres de ce manuel qui traitent des ouvrages en bois, en béton et en acier et de la conception antisismique sont constamment examinés par des comités formés d'ingénieurs spécialisés dans la profession des ponts ferroviaires, il est admis que certaines compagnies de chemin de fer emploient d'autres méthodes et normes pour calculer la capacité de charge.

d. La capacité de charge d'un pont peut être calculée d'après les dossiers de conception et de modification existants d'un pont, à condition que le pont soit essentiellement conforme à sa configuration. Le calcul de la capacité de charge d'un pont nécessite des données sur la configuration du pont et sur les dimensions et les matériaux de ses éléments constitutifs. Si le pont est jugé conforme aux plans de sa conception originale et des modifications qui y ont été apportées, ces plans peuvent alors servir de fondement à tout calcul de la capacité portante qui peut être réalisé, ce qui simplifie d'autant le processus. En l'absence de données antérieures, il peut s'avérer nécessaire de déterminer la configuration, les dimensions et les propriétés du pont et de ses composantes en procédant à des mesures sur place du pont, en fonction des données existantes.

e. On propose qu'un ingénieur de pont ferroviaire détermine une nouvelle capacité de charge lorsque les registres d'inspection d'un pont révèlent que l'état d'un pont ou de ses composantes risque d'affecter sa capacité de charge. Le calcul exact de la capacité de charge réelle d'un pont dépend de données précises sur la configuration et de l'état actuels du pont. L'ingénieur de pont ferroviaire peut établir qu'un changement de l'état ou de la configuration nécessite un nouveau calcul de la capacité portante.

f. La capacité de charge d’un pont peut être exprimée par des valeurs numériques liées à un système normalisé des charges des ponts ferroviaires, mais, quoi qu’il arrive, elle devrait être exprimée en fonction du poids et de la longueur des wagons et des locomotives pris individuellement ou collectivement, à l’intention des employés des transports. Les ingénieurs de pont ferroviaire utilisent des définitions normalisées des combinaisons de capacité de charge pour la conception et le calcul de la charge des ponts ferroviaires. Parmi ces définitions normalisées, on trouve couramment une série de charges proportionnelles que l’on connaît sous l’appellation de système Cooper. La charge d’un pont ferroviaire et de ses composantes peut être décrite selon la charge Cooper, et l’effet d’une charge sur un pont peut également avoir un rapport avec une valeur du système de Cooper. Pour bien appliquer ce système, il faut parfaitement comprendre son utilisation et ses limites. Toutefois, les résultats de son application peuvent être traduits en poids et en configuration des matériels que peuvent appliquer avec efficacité les personnes chargées de gérer les activités régulières de transport de la compagnie de chemin de fer. Cela leur permet de déterminer si une locomotive, un wagon ou un convoi donné peut circuler sur un pont ferroviaire sans autre considération, ou si les matériels doivent être évalués comme étant un mouvement exceptionnel.

g. La capacité de charge d'un pont peut être exprimée en fonction des conditions de charge normales et maximales. Les charges portantes normales des ponts définissent généralement les charges qui peuvent circuler sur un pont pendant une période illimitée sans endommager le pont. Dans certains cas, principalement dans celui des ponts en acier ou en fer, une capacité portante plus élevée jusqu'à concurrence d'une capacité maximale peut être attribuée au pont pour autoriser la circulation de charges plus lourdes mais peu fréquentes. Ces charges plus lourdes ne devraient pas en soi endommager le pont, même si l'effet cumulé des contraintes plus élevées qui en résultent sur ses membres peut entraîner son éventuelle détérioration.

Ce paragraphe propose par ailleurs que l'exploitation de matériels qui génèrent des forces supérieures à la capacité normale soit assujettie à des restrictions ou à des conditions qui peuvent être prescrites par un ingénieur de pont ferroviaire. Un ingénieur de pont ferroviaire peut souvent prescrire des conditions compensatoires qui autoriseront la circulation de matériels plus lourds que la normale. À titre d'exemples, mentionnons les limitations de vitesse qui réduisent le coefficient d'impact de la charge roulante, l'insertion de wagons intercalaires plus légers entre les wagons plus lourds d'un convoi ou l'installation de portiques provisoires ou d'autres soutiens sous certains éléments particuliers d'un pont ferroviaire.

3.3 – Protection des ponts contre les surcharges et les chargements exceptionnels

Une compagnie de chemin de fer devrait savoir quels matériels roulants sont autorisés à circuler sur son réseau, la cote de charge attribuée à son matériel et les restrictions qui s’imposent. Une compagnie de chemin de fer devrait  avoir des procédures documentées pour la circulation de matériels qui dépassent les restrictions de poids ou de dimensions normales sur un pont et en assurer la mise en œuvre. Le matériel qui dépasse les restrictions de poids ou de dimensions normales devrait  être exploité seulement selon des conditions déterminées par l’ingénieur de pont ferroviaire qui a bien analysé les contraintes résultant des charges proposées.

L’autorité ferroviaire est censée informer les autres compagnies de chemin de fer qui utilisent un pont ferroviaire des charges normales qu’il peut supporter. Les compagnies de chemin de fer devraient élaborer, conserver et mettre en œuvre des procédures par écrit pour interdire les charges qui dépassent ces limites, à moins qu’une autorisation spéciale ne leur ait été octroyée conformément aux restrictions imposées par l’autorité ferroviaire.

Chaque compagnie ferroviaire devrait  émettre des instructions au personnel responsable de la configuration et de l’exploitation des trains sur ses ponts ferroviaires pour empêcher la circulation de wagons, de locomotives et d’autres matériels susceptibles de dépasser la capacité de charge ou les dimensions de ses ponts ferroviaires. L’ingénieur de pont ferroviaire devrait être avisé de tout changement appréciable dans la circulation des trains ou la configuration du trafic qui peut compromettre la sécurité d’un pont. Ces instructions devraient :

  1. être exprimées selon le poids maximal des matériels et selon la longueur minimale des matériels ou de l’écartement des essieux.
  2. être exprimées en pieds et en pouces de coupe transversale et de longueur de matériel, conformément à l’usage courant dans l’industrie du transport ferroviaire pour ce qui est de déclarer les dimensions des matériels exceptionnels en échange de quoi la hauteur au-dessus du sommet du rail est indiquée pour chaque mesure de la coupe transversale, suivie de la largeur du wagon ou de l’envoi à cette hauteur.
  3. s’appliquer à chaque pont ou à un tronçon de ligne donné ou à des groupes de tronçons de ligne où les capacités et les dimensions publiées se situent dans les limites de tous les ouvrages situés le long des tronçons de la ligne en question.

Analyse de la section 3.3 – Protection des ponts contre les surcharges ou les chargements exceptionnels

Les ponts peuvent être sérieusement endommagés par la circulation de charges qui dépassent leur capacité. La circulation de matériels qui dépassent la hauteur libre d’un pont est un risque manifeste pour la sécurité. Cette section propose que chaque compagnie ferroviaire émette des instructions à l’intention de ses employés chargés de la composition et de la circulation des trains sur les ponts ferroviaires afin d’empêcher la circulation de wagons, de locomotives et d’autres matériels qui dépassent la capacité ou les dimensions des ponts. Les employés des transports d’une compagnie de chemin de fer sont en définitive responsables de la circulation des trains, des wagons et des locomotives. Il est donc indispensable qu’ils connaissent et qu’ils respectent les restrictions imposées à ces mouvements.

a. Les instructions relatives au poids devraient être exprimées selon le poids maximal des matériels et selon la longueur minimale des matériels ou l’écartement des essieux. Les employés des transports disposent de renseignements sur les poids et la configuration des wagons et des locomotives, et ils doivent être en mesure d’établir le lien entre ces renseignements et les restrictions imposées au mouvement de ces matériels.

b. Les instructions relatives aux dimensions devraient être exprimées en pieds et en pouces de coupe transversale et de longueur de matériel, conformément à l’usage courant dans l’industrie du transport ferroviaire pour ce qui est de déclarer les dimensions des matériels exceptionnels en échange de quoi la hauteur au-dessus du sommet du rail est indiquée pour chaque mesure de la coupe transversale, suivie de la largeur du wagon ou de l’envoi à cette hauteur. Dans l’industrie, il existe une présentation normalisée pour l’échange d’informations sur les dimensions des matériels ferroviaires. Cette normalisation est pratique, même si elle n’est pas intuitive. Il est nécessaire d’utiliser les mêmes pratiques que l’industrie pour éviter les erreurs et la confusion.

c. Les instructions sur le mouvement peuvent s’appliquer à chaque ouvrage ou à un tronçon de ligne donné ou à des groupes de tronçons de ligne où les capacités et les dimensions publiées se situent dans les limites de tous les ouvrages situés le long des tronçons de la ligne en question. Les autorités ferroviaires émettent couramment des instructions au sujet des poids et des dimensions des matériels pour assurer leur efficacité sur les tronçons de ligne de longueurs diverses. Il n’est pas nécessaire que les employés des transports connaissent la capacité de charge de chaque pont, à condition que chaque pont ferroviaire sur le tronçon de ligne ait une capacité de charge suffisante pour supporter en toute sécurité les charges autorisées sur cette ligne.

Lorsqu’on envisage un changement dans l’exploitation d’un train ou les parcours habituels de la circulation, ce qui risque de compromettre la sécurité d’un pont ferroviaire, le ministère responsable des transports devrait disposer d’une procédure pour s’assurer que l’ingénieur de pont ferroviaire désigné soit avisé du changement pour pouvoir vérifier la sécurité des ponts ferroviaires.

3.4 – Préservation de la sécurité ferroviaire durant des réparations et des modifications

Le PGSP de chaque autorité ferroviaire devrait  préciser les procédures pour toute réparation ou modification qui vient modifier de façon importante la capacité d’un pont ou les contraintes que subit une composante d’un pont dont la fonction première est de supporter la charge. À tout le moins, le plan des réparations ou des modifications doit10 être réalisé sous la direction d’un ingénieur de pont ferroviaire. Le plan devrait préciser la manière dont la circulation ou les charges mobiles pourront continuer de circuler sur le pont pendant qu’il est modifié ou réparé.

Les plans et procédures de réparation ou de modification de ponts à configuration commune, comme un pont à chevalets en bois, ou les instructions pour le remplacement d’une composante d’un pont par une autre, peuvent devenir les normes communes. Lorsque des normes communes visent des procédures ou des méthodes qui pourraient modifier de façon importante la capacité d’un pont ou les contraintes que subit une composante d’un pont dont la fonction première est de supporter la charge, la norme doit11 être désignée sous la direction d’un ingénieur de pont ferroviaire.

Chaque réparation ou modification effectuée aux termes de la présente partie devrait  être faite sous la direction d’un ingénieur de pont ferroviaire désigné et autorisé par l’autorité ferroviaire pour superviser les travaux particuliers à faire. Il devrait veiller à ce que la réparation ou la modification soit effectuée conformément au plan.

Analyse de la section  3.4 - Préservation de la sécurité ferroviaire durant des réparations ou des modifications

Les normes minimales qu’il y a lieu d’incorporer dans le PGSP de l’autorité ferroviaire devraient assurer la conception adéquate et la supervision efficace de ces modifications et de ces réparations du pont qui viennent modifier de façon importante la capacité du pont ou les contraintes que subit une composante du pont dont la fonction première est de supporter la charge. La présente section vise à assurer la conception et la supervision adéquates des réparations et des modifications d’un pont lors que les travaux pourraient modifier de façon importante la capacité du pont ou son intégrité continue. TC n’indique pas que les réparations mineures qui n’ont pas d’incidence sur la capacité du pont devraient être conçues par un ingénieur de pont ferroviaire, mais que la supervision de tels travaux devrait être assurée par une personne compétente afin d’empêcher que les travaux ne compromettent par inadvertance l’intégrité du pont. Par exemple, le soudage à l’arc des garde-corps des poutrelles d’un pont à poutre en treillis à tablier inférieur peut sembler être une réparation mineure, mais pourrait gravement compromettre l’intégrité structurelle d’un pont.

La conception des ponts ferroviaires, les modifications et les réparations qui modifient de façon importante la capacité du pont ou les contraintes que subit une composante d’un pont dont la fonction première est de supporter la charge nécessitent l’application intelligente des principes d’ingénierie et ne peuvent être réalisées que par un ingénieur de pont ferroviaire formé et expérimenté dans le domaine des ponts ferroviaires. Les autorités ferroviaires ont généralement émis des instructions générales pour la réalisation des réparations liées à l’entretien courant, tels que le remplacement ou la mise à niveau de composantes des chevalets en bois. Cette section autorise précisément une telle pratique. Aux fins de la présente partie, une composante dont la fonction première est de supporter la charge est une composante d’un pont ferroviaire dont la défaillance compromettrait immédiatement l’intégrité structurelle du pont.

Les plans et procédures de réparation ou de modification de ponts à configuration commune, comme un pont à chevalets en bois, ou les instructions pour le remplacement d’une composante d’un pont par une autre, peuvent devenir les normes communes. Même s’il s’agit d’une procédure normalisée, la norme devrait être conçue et émise par un ingénieur de pont ferroviaire qualifié.

9 Article 11 de la Loi sur la sécurité ferroviaire.
10 Article 11 de la Loi sur la sécurité ferroviaire.
11 Article 11 de la Loi sur la sécurité ferroviaire.

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