Un pont à voûtes en maçonnerie, usuellement appelé pont en maçonnerie ou pont en pierre, désigne une technique de fabrication des ponts, mais constitue surtout une des grandes familles de ponts qui a été mise en œuvre de l’Antiquité jusqu’à la fin du XIX siècle .
Pont Saint-Martial à Limoges, pont médiéval avec des voûtes en ogive
Quelquefois définis comme des ponts en arc de par leur forme puisqu’ils sont constitués d’une ou de plusieurs arches, les ponts en maçonnerie doivent en fait être différenciés des ponts en arc car les voûtes sont constituées de pierres, matériaux qui ne travaillent qu'en compression, contrairement aux ponts en arc dont les poutres ou les voiles sont soit en métal, soit en béton armé ou précontraint et travaillent en flexion.
L’invention de la voûte remonte à plus de 2500 ans avant J.C. La découverte de constructions avec des voûtes de cette époque en Asie Mineure ou en Égypte en atteste. Mais le véritable art de construire des ponts en maçonnerie date de l’époque romaine. Dès le II siècle av. J.-C., existait la grande voie Domitienne reliant l’Espagne à la métropole romaine en irriguant la Narbonnaise. De même les grandes voies alpines faisaient l’objet de soins constants. Et sur ces grands axes, on s’accorde à penser que les grands ouvrages maçonnés dont certains subsistent à nos jours furent réalisés à partir de l’époque d'Auguste.
On peut distinguer deux grandes séries d’ouvrages : les ponts monumentaux généralement attribués à l’époque augustéenne, entre le I siècle av. J.-C. et III siècle, puis les ponts à l’initiative d’Hadrien, dans la moitié du II siècle, beaucoup plus modestes et mieux adaptés aux structures de financement.
Après la chute de l’empire romain, suivit une période de près de cinq cents ans, pas moins de la moitié du millénaire occupé par le Moyen Age, dont il ne subsiste pas la moindre réalisation en matière d’ouvrages d’art. Les ponts sont alors construits en bois.
A partir du XI siècle, la renaissance des courants économiques donne un coup de fouet à la construction des ponts. En France, les premiers ponts comme celui de Pont du Diable à Saint-Jean-de-Fos sont encore empreints de la marque architecturale romaine.
Au XII siècle apparaît l’arc brisé comme pour les ponts de Saint-Etienne et Saint-Martial de Limoges. Mais les ponts en plein cintre prolifèrent également.
De même de nombreux ponts en dos-d'âne apparaissent à cette époque, particulièrement en région montagneuse. À cette période, la Corse se voit munie de nombreux ponts génois qui facilitent le passage des torrents, surtout aux moments des crues subites et violentes. Ces ouvrages construits en pierre avec une seule arche sont d'une remarquable efficacité et font partie du patrimoine corse.
Dans toutes les villes médiévales, les ponts portaient également des constructions qui faisaient office d’habitations ou de commerces, à tel point qu’il eût même été incongru de construire un pont nu, sans habitations. Cette habitude de construire de tels ponts a perduré jusqu’au XVII siècle.
Le plus grand pont du Moyen Âge a été celui de Trezzo, en Italie, construit en 1377, dont l'ouverture de 71 mètres dépassait largement tout ce qui avait été fait jusque là. Il a été détruit au cours d'une guerre locale en 1416. Le pont de Vieille-Brioude, sur l'Allier, en France, avec ses 54 mètres d'ouverture, est alors devenu, pour plus de quatre siècles, la plus grande voûte du monde. Il s'est effondré en 1822, par défaut d'entretien.
Dans cette période, le pont devient un élément central de grands projets d’urbanisme. En France, les premiers architectes de renom apparaissent comme Androuet du Cerceau à qui l’on doit le pont Neuf de Paris qui, commencé en 1578, ne sera achevé qu’en 1604 du fait des guerres de religion, ou celui de Châtellerault, Hardouin-Mansart, Gabriel ou Jacques Lemercier à Toulouse.
Avec Jean-Baptiste Colbert, l’architecte fonctionnaire qui portait le titre d’architecte des bâtiments du roi allait devenir, peu ou prou, un ingénieur auquel le fameux ministre confiait des tâches précises d’administration et de gestion technique. C’est de fait la genèse du corps des Ponts et Chaussées.
C’est à cette époque qu’est introduit l’arc en anse de panier, courbe à trois ou plusieurs centres, sans jamais toutefois se substituer à la courbe en plein cintre.
Colbert avait structuré le domaine des chemins et des ponts, le Régent Philippe d’Orléans va organiser le célèbre Corps des Ponts et Chaussées en 1716 qui va former, en attendant la naissance de l’école du même nom en 1747, de nombreux ingénieurs de haute valeur.
Gabriel inaugura le Corps en créant un pont remarquable, le pont de Blois. Peu de temps après Jean-Rodolphe Perronet puis Émiland Gauthey devinrent également des architectes célèbres.
A partir de la seconde moitié du XVIIe, le dos d’âne va disparaître complètement des grands ouvrages. C’est également à cette époque que la conception des ponts est vraiment théorisée avec la théorie de voûtes.
Avec l'avènement de l’ère des chemins de fer, les contraintes de construction imposées conduisent à une multiplication des ponts à travées multiples ou des viaducs de grande longueur. Puis à la fin du siècle, grâce à la personnalité exceptionnelle de Paul Séjourné, les plus grands ponts en maçonnerie furent construits.
Le pont Adolphe, dit pont de Séjourné, construit sous le règne du Grand-Duc Adolphe et mis en service en 1903, constitue l’un des éléments majeurs du patrimoine luxembourgeois et présente la plus grande voûte maçonnée jamais construite à cette époque, avec une portée de 84,65 m. Le pont du Syratal (pont Frédéric-Auguste au moment de sa construction) à Plauen, sur la Weisse, le dépasse en 1905 avec une portée de 90 mètres. Cet ouvrage est le dernier grand pont voûté en maçonnerie construit en occident. L’arrivée de nouvelles techniques de construction utilisant l’acier, comme les ponts suspendus ou les ponts en béton armé, sonna brutalement la fin de la construction des ponts en maçonnerie dans le monde occidental.
En Chine, des ponts en maçonnerie de grande portée ont encore été construits au XXème siècle. En 1965, le seuil des 100 mètres est franchi avec le pont de Hongdu, dans la province de Guangxi. En 1972, le pont de Fengdu Jiuxigou, dans la province du Sichuan atteint une portée de 116 mètres. En 1990, le pont de Fenghuang, dans la province de Funan, a une portée de 120 mètres. Enfin le record absolu de portée pour un pont en maçonnerie est atteint en juillet 2000 avec le pont de Dahne, sur l'autoroute de Jin-Jiao, dans la province de Shanxi en Chine avec une longueur de 146 mètres.
La maçonnerie étant une matière qui ne travaille pratiquement pas à la traction, les ponts en maçonnerie présentent toujours la forme d’une voûte, seule forme qui permette de satisfaire à cette condition. Un pont est composé d’une ou de plusieurs voûtes qui s’appuient sur des piles ou des culées.
Schéma éclaté d’un pont en maçonnerie
La voûte comporte toujours un plan vertical de symétrie transversale et presque toujours un plan vertical de symétrie longitudinale.
La voûte a une épaisseur variable qui croît uniformément du milieu, appelé, clef, vers les extrémités, appelées retombées. Pour qu’une voûte soit stable, il faut que ses retombées reposent sur des appuis capables de résister, sans déplacement appréciable, à l’action mécanique de la voûte, appelée poussée. Ces appuis sont généralement constitués par des murs épais en maçonnerie appelés culées. Exceptionnellement ce peut être le sol quand celui-ci est une roche compacte.
Les culées ainsi que les murs en retour ou en aile (contrefort, quart de cône) reposent sur des massifs de fondation qui permettent de supporter ou de répartir l’ensemble des charges appliquées à l’ouvrage.
Le parapet se décompose en trois parties :
Si le pont comporte plusieurs travées, les voûtes contiguës reposent sur un appui commun appelé pile. Comme les culées, les piles reposent sur des fondations.
La voûte est comprise entre deux surfaces courbes, la surface extérieure appelée "extrados", la surface intérieure appelée «intrados » ou "douelle". Si l’on représente la projection d'une voûte sur un plan vertical, celle-ci est limitée par deux lignes, la ligne d'extrados et la ligne d'intrados. Cet te dernière est généralement une courbe géométrique : arc de cercle, arc de parabole, etc.
La courbe naît sur les verticales limitant les culées. Les points d'intersection de la ligne d'intrados avec ces verticales s'appellent les naissances. La distance qui sépare les culées s'appelle l'ouverture.
La ligne qui joint les naissances s'appelle ligne des naissances ou corde. Elle est presque toujours horizontale.
La distance verticale qui sépare la ligne d'intrados de la ligne des naissances, mesurée au milieu de celle-ci, s'appelle la flèche.
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