Après près de 50 ans d'exploitation, le pont Gerald Desmond, qui reliait Long Beach et Terminal Island dans le comté de Los Angeles, avait atteint la fin de sa durée de vie utile. Le pont de remplacement, appelé Long Beach International Gateway Bridge, est un nouveau pont à six voies, à travée principale haubanée, qui a été inauguré en 2020.

D'une longueur de 610 mètres, il s'agit du premier pont à haubans de longue portée de Californie. Arup a été le concepteur principal du projet et l'ingénieur de référence pour le pont à travée principale et les viaducs d'approche de grande hauteur. Il a également fourni des services de contrôle de la géométrie et de soutien technique pour l'érection du pont à haubans.

Infrastructures clés

Un pourcentage incroyable de 15 % de toutes les marchandises transportées par voie d'eau à destination des États-Unis traverse le pont, ce qui en fait un lien d'infrastructure essentiel pour l'économie régionale et nationale. Le pont a une portée libre de 305 mètres au-dessus du Back Channel, ce qui permet d'augmenter la hauteur libre pour les futures générations de navires commerciaux. La travée principale à haubans est soutenue par deux tours de pont monopolaires à facettes de 157 mètres de haut. Mis en valeur par un éclairage architectural personnalisable, le nouveau pont est un point de repère frappant pour le port de Long Beach.

Arup a été le concepteur principal et l'ingénieur attitré de ce projet de conception-construction, développant des concepts techniques alternatifs innovants qui ont abouti à une conception primée.

Le remplacement du pont continuera à répondre aux besoins d'une région en pleine croissance et à garantir la sécurité et l'optimisation des flux de personnes et de marchandises, avec des voies de montée pour les camions et des bandes d'arrêt d'urgence des deux côtés de l'autoroute, ce qui permettra de réduire les embouteillages.

Conception sismique

Le Long Beach International Gateway Bridge est le seul pont à haubans de cette taille sur la côte ouest des États-Unis. Pour garantir la sécurité du pont lors d'événements sismiques importants, Arup a conçu les tours et les palées du pont pour qu'ils restent essentiellement élastiques pendant les événements sismiques, la superstructure du pont étant isolée sismiquement des tours et des palées par 32 amortisseurs hydrauliques visqueux.

Les amortisseurs ne s'activeront que lors d'un tremblement de terre majeur. Un fusible structurel intégré et remplaçable comprenant un anneau d'acier structurel à l'intérieur de chaque amortisseur sera cisaillé à une force correspondant à la magnitude considérée. Après la rupture du fusible en acier, les amortisseurs visqueux commencent à dissiper l'énergie cyclique de la même manière que les amortisseurs d'une voiture sur une route cahoteuse. La conception fusionnée prolonge la durée de vie des amortisseurs, car ils restent inactifs jusqu'à ce qu'il y ait une activité sismique importante.

La conception de référence fournie à Arup et à l'équipe de conception-construction au début de l'appel d'offres comprenait une tour à deux arbres avec de nombreux et lourds liens de cisaillement ductiles. La conception d'Arup nécessitera moins d'entretien et sera beaucoup plus facile à inspecter après un événement sismique, des passerelles étant prévues pour permettre un accès sûr et facile à chaque amortisseur. Le remplacement des fusibles, s'ils sont activés, est simple, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des palans ou des plates-formes d'accès. En revanche, le remplacement des liens de cisaillement ductiles de la conception de référence après un tremblement de terre aurait été une opération de construction longue et coûteuse. La solution de la tour monopole et de l'amortisseur visqueux fusionné d'Arup a été moins coûteuse lors de la construction initiale et constitue une meilleure solution à long terme pour le propriétaire.

Side view of a cable-stayed bridge over water

Le Long Beach International Gateway Bridge, d'une longueur de 2 000 pieds, est le premier pont à haubans à longue portée de Californie. Image reproduite avec l'aimable autorisation du port de Long Beach.

Ingénierie éolienne

Bien que les charges sismiques dominent en Californie, une étude approfondie des effets du vent a été entreprise, comme c'est le cas pour tout pont à longue portée. Les performances aérodynamiques du pont ont été étudiées dans le cadre d'un programme d'essais en soufflerie et d'une analyse numérique de l'effet de buffeting du vent, afin de confirmer la résistance et la stabilité à des vitesses de vent élevées, ainsi que l'aptitude au service à des vitesses de vent faibles contre les vibrations dues au vortex shedding.

Ingénierie routière innovante

La conception de référence du dossier d'appel d'offres du projet proposait également une bretelle d'accès à l'ouest séparée par des pentes pour le trafic en direction de l'ouest cherchant à quitter la route principale et à traverser vers le côté sud du projet. L'analyse de la valeur réalisée par Arup a permis d'identifier que la même fonctionnalité pouvait être obtenue tout en éliminant l'ensemble de la structure de l'autopont. Arup a proposé une géométrie de route qui passe sous la route principale avec un virage en U à deux voies, facilité par un nouveau passage souterrain construit à travers le remblai de la route principale existante. Grâce à une ingénierie routière innovante, Arup a réorganisé les routes d'accès au port de manière à ce que le trafic de camions accédant aux installations du terminal utilise le même passage inférieur pour monter et descendre du pont, d'où le nom de "double demi-tour du Texas".

La solution proposée a permis de réduire les coûts du projet de près de 70 millions de dollars tout en offrant de nombreux avantages fonctionnels. Le terrain précédemment réservé aux piliers du pont de la bretelle d'accès à l'autoroute de référence peut désormais être utilisé à d'autres fins, génératrices de revenus. Le projet a également permis de réduire l'empreinte carbone associée au volume de construction, ainsi que les risques environnementaux. En raison d'un panache d'hydrocarbures connu dans la région, les résidus des fondations profondes devaient être traités comme des déchets dangereux. Cependant, en supprimant le besoin de fondations, ce coût et ce risque ont été éliminés.

Partenaires et collaborateurs

Biggs Cardosa Associates / BKF / OPAC / Keith Brownlie / Shimmick / FCC / Impregilo / Kimley-Horn / Leighton / Group Delta