Un pont en béton précontraint est un pont dont la structure porteuse (arc ou poutre), est en béton précontraint. Un pont dont le tablier est en béton précontraint, mais qui serait haubané ou suspendu n’est pas considéré comme un pont en béton précontraint et est classé dans les ponts à haubans ou pont suspendus.
Histoire Débuts de la précontrainte C'est dans les dernières années du qu'on commence à utiliser le béton armé, matériau composite où le béton reprend les efforts de compression alors que les armatures en acier travaillent en traction. Mais comme le béton ne peut pas s’allonger autant que les armatures, des micro-fissures apparaissent à leur voisinage et il ne reprend que partiellement son état initial lorsque la charge est enlevée. Ces micro-fissures sont des voies privilégiées d’entrée de l’eau dans la structure qui peut à terme subir de graves dommages.
Pour éviter ces problèmes, Eugène Freyssinet (1879-1962) a l'idée de pré-comprimer le béton. En 1908, à Moulins (Allier), il expérimente ce procédé en construisant une arche d'essais de dont les culées sont reliées l'une à l'autre par un tirant de section environ triple de celle de la voûte, et précontraint sous . Il parle alors de « précompression permanente des bétons ». Il n'utilisera le mot « précontrainte » qu'en 1933. Ce tirant est le premier de tous les ouvrages en béton précontraint.
Dans les années qui suivent, il poursuit ses recherches sur ce matériau nouveau et sur le béton dont il va découvrir la déformation lente : le béton se resserre et se raccourcit pendant des mois voire des années.
En 1928, il décide de se consacrer entièrement à l'objectif de faire du béton précontraint une réalité industrielle. Pour ce faire, il doit prendre un brevet. Son ami Jean Charles Séailles (1883-1967), qu'il a connu au cours de la guerre de 14, auteur de nombreuses inventions et habitué à déposer des brevets, lui propose de l'aider. En , ils déposent un brevet en nom commun qui définit le principe de la précontrainte et le procédé de mise en œuvre par pré-tension et fils adhérents. Eugène Freyssinet démontre l'efficacité de sa technique en 1934Association Eugène Freyssinet – Eugène Freyssinet, une révolution dans l’art de construire – Éd. Presses de l’ENPC – 2004 – page 71, en sauvant la gare maritime du Havre, alors en cours de construction sur des remblais non stabilisés et qui s'enfonce progressivement. Il fera de même en Algérie en 1936Association Eugène Freyssinet – Eugène Freyssinet, une révolution dans l’art de construire – Ed. Presses de l’ENPC – 2004 – page 75 dans l'usine de fabrication de tuyaux de l'oued Fodda, spécialisée dans les conduites étanches sous des pressions d'eau élevées.
Ce procédé éveille l’intérêt du directeur de l’entreprise Wayss & Freytag en Allemagne. Le premier pont en béton précontraint est ainsi construit en 1938, d’après les plans de Freyssinet, à Oelde, sur l’autoroute de Dortmund à Hanovre. Il est suivi en 1941 d’un autre pont, sous autoroute, à une cinquantaine de kilomètres à l’est de Wroclaw (alors Breslau), en direction de Katowice pour le franchissement de la Neisse. Long de , cet ouvrage était en 1994 encore en parfait étatBernard Marrey, Les Ponts modernes – , Éd. Picard, 1995 , page 137.
En 1939, Eugène Freyssinet invente le cône d’ancrage et le vérin de mise en tension. Il s’agit d’une avancée majeure qui va faciliter la mise en tension des armatures et permettre ainsi la précontrainte d’ouvrages de toutes sortes et de toutes dimensions. Ce type de précontrainte est appelé précontrainte par posttensionAssociation Eugène Freyssinet, Eugène Freyssinet, une révolution dans l’art de construire, Ed. Presses de l’ENPC, 2004 , page 82. thumb|left|Pont de Luzancy thumb|Pont de Trilbardou Eugène Freyssinet construit peu d’ouvrages pendant la guerre : un pont de à Elbeuf-sur-Andelle en 1942, un autre de à Longroy et une passerelle ferroviaire dans le Pas-de-Calais, mais surtout le pont de Luzancy qui est inauguré le . L’ouvrage ne dispose que d’un gabarit de pour une portée de . Seul un pont suspendu pouvait répondre aux contraintes. Grâce à la précontrainte, Eugène Freyssinet peut proposer un arc extrêmement tendu. Le tablier est supporté par trois poutres-caissons, composées chacune de 22 voussoirs préfabriqués aux abords de l’ouvrage puis assemblés et tendus par post-tensionBernard Marrey, Les Ponts modernes – , Éd. Picard, 1995 , page 138Association Eugène Freyssinet, Eugène Freyssinet, une révolution dans l’art de construire, Ed. Presses de l’ENPC, 2004 , pages 85 à 87. Entre 1947 et 1950 va être construite par Eugène Freyssinet et Campenon-Bernard la série de 5 ponts identiques sur la Marne de de portée à Esbly, Ussy-sur-Marne, Changis-sur-Marne, Trilbardou et Annet-sur-Marne (Seine-et-Marne).
Edme Campenon avait créé en 1943 la Société technique pour l’utilisation de la précontrainte (STUP) pour donner à Freyssinet l’autonomie nécessaire et lui permettre d’exploiter ses brevets avec d’autres entreprises. Dans les années 1945 à 1950, une petite dizaine de ponts de dimensions moyennes (20 à ) sont construits, tous situés dans les Pyrénées orientales et la région grenobloise, certains par Sainrapt et Brice, mais aussi par l’entreprise Pascal, Dalberto et d’autres. Eugène Freyssinet remporte ensuite un concours pour construire plusieurs ponts sur la Marne qui sont construits entre 1949 et 1950Bernard Marrey, Les Ponts modernes – , Éd. Picard, 1995 , page 138.
Un nouveau procédé est breveté au début des années 1950 par l’entreprise Edmond Coignet et est expérimenté au pont de Vaux-sur-Seine. Jusqu’alors la mise en tension des câbles de pré-contrainte se faisait par ancrage à une extrémité et traction puis ancrage à l’autre. Or le déplacement obtenu peut être assez important et plus la poutre est longue, plus les frottements peuvent modifier la distribution des tensions. Les Constructions Coignet imaginèrent d’ancrer les câbles aux deux extrémités puis de réaliser la précontrainte par écartement. Ce procédé supposait le passage des câbles dans le vide du caisson, ce qui sera appelé ultérieurement la précontrainte extérieureBernard Marrey, Les Ponts modernes – , Éd. Picard, 1995 , page 144. thumb|Viaduc de la Voulte, sur le Rhône Jusqu’à la fin des années 1950, quelques ponts sont construits en France, dont le Viaduc de la Voulte sur la commune de La Voulte-sur-Rhône, premier grand pont de chemin de fer français en béton précontraint conçu par Nicolas Esquillan. Avec 5 travées de , soit une longueur de , il est alors le pont le plus long au monde de cette catégorieBernard Marrey, Les Ponts modernes – , Éd. Picard, 1995 , page 146.
Années 1960 : expansion de la précontrainte Pour faire face aux besoins liés à la reconstruction après les désastres de la Seconde guerre mondiale et à l’accroissement continu du trafic automobile, il fallait pouvoir construire vite et avec le moins de matériaux possible. De nouvelles techniques vont être inventées.
Les voussoirs coulés en place thumb|Pont de Bendorf sur le Rhin Ainsi en Allemagne est construit le premier pont en porte-à-faux, dit pont cantilever, en béton précontraint avec voussoirs coulés en place. C’est Ulrich FinsterwalderFiche de Ulrich Finsterwalder sur Structurae, directeur de la firme Dyckerhoff & WidmanFiche de Dyckerhoff & Widman sur Structurae, qui utilise cette technique en 1952 pour la construction du pont de Balduinstein sur la Lahn et de Coblence sur la Moselle. Chaque pile portait un équipage mobile qui permettait de réaliser symétriquement deux éléments, ou voussoirs, de . Cette méthode de construction a permis de construire entre 1962 et 1965 le pont de Bendorf sur le Rhin, d'une portée de .
En France, cette technique est expérimentée pour la première fois par Jean Courbon, directeur de GTM, qui construit le pont sur la RN84 sur l’Ain à Chazey-sur-Ain. Mais c’est avec le pont de SavinesFiche du pont de Savines sur Structurae, construit de 1958 à 1960, que la technique est mise en œuvre de façon spectaculaire. Le pont mesure en effet de longueur en onze travées de et deux travées de rive de Bernard Marrey, Les Ponts modernes – , Éd. Picard, 1995 , page 182. Bien d’autres ouvrages vont alors être fabriqués avec cette technique.
La préfabrication des poutres Si la technique de coulage en place constitue un progrès, la pose d’un voussoir doit attendre la prise du voussoir précédent. On ne peut ainsi dépasser une moyenne de deux voussoirs (un de chaque côté) par semaine. La préfabrication des voussoirs, technique déjà expérimentée pour la préfabrication de petites poutres depuis 1943, est utilisée pour la première fois pour la construction d’un grand ouvrage, le viaduc de Moret-sur-Loing en 1956. Un peu plus tard l’entreprise Léon Ballot construit en 1964-1965 le viaduc de Roberval, quelques kilomètres au nord de Senlis, avec des poutres précontraintes de de longueur. thumb|Lake Pontchartrain Causeway La préfabrication des poutres a pour limite celle de leur longueur. On ne pouvait guère songer dépasser 40 ou , même si en juxtaposant de courtes portées, on pouvait atteindre des longueurs plus grandes. Palmer et Baker, associés à l’entreprise Fougerolle, construisent ainsi le pont le plus long du monde, sous licence Stup, sur le lac Pontchartrain au Nord de la Nouvelle-Orléans : de longueur en travées de de longueur à la vitesse de de pont par jourBernard Marrey, Les Ponts modernes – , Éd. Picard, 1995 , page 190. Avec le viaduc d’accès du pont de Tancarville, les ponts préfabriquées ont de longueur.
La préfabrication des voussoirs Avec la préfabrication des voussoirs, les portées vont s’allonger. Le pont de Choisy est le premier pont construit par voussoirs préfabriqués. Les travées du pont de l'île d'Oléron (construit par l’entreprise Campenon-Bernard et inauguré le ) atteignent . Il est constitué de 860 voussoirs préfabriqués de de longueur posés à l'aide d'une poutre de lancement. Cinq ans plus tard le pont de Noirmoutier présente des portées de .
La plus grande portée des ponts construits en encorbellement symétrique par voussoirs préfabriqués a été réalisée sur le pont du grand canal d'Alsace réalisé entre 1977 et 1979 par l'entreprise Coignet, avec .
La réalisation du pont de l'île de Ré a permis de montrer l'efficacité de cette méthode de construction d'un pont par encorbellement symétrique à l'aide de voussoirs préfabriqués avec la pose de la totalité des voussoirs des du tablier en moins d'un an.
La précontrainte aujourd’hui thumb|Pont de Stolma La plus grande portée pour un pont en poutre-caisson en béton précontraint, en utilisant du béton léger, a été atteinte en Norvège par le pont de Stolma avec , construit à Austevoll, terminé en 1998.
Les ponts en arc en béton permettent des travées encore plus importantes, mais les arcs sont en béton armé. Dès 1979, une portée de est atteinte avec le pont de Krk en Croatie qui n’est battu que par le pont de Wanxian sur la Yangzi Jiang en Chine qui atteint la portée remarquable de et qui fut construit en 1997 en utilisant en première phase une structure tubulaire en acier qui a été ensuite remplie de béton, puis enrobée de bétonCharles Abdunur, ARCH'01 - sur les ponts en arc, Presses de l'École nationale des ponts et chaussées, Paris (France) , 2001; pp. 673-676, 815-820.
Descriptif Le béton possède des propriétés mécaniques intéressantes en compression alors que la résistance en traction est limitée et provoque rapidement sa fissuration et sa rupture. La précontrainte consiste à tendre les aciers constituant les armatures du béton, et donc à comprimer, au repos, ce dernier. Ainsi, lorsque la structure est sollicitée, ces armatures s'allongent et le béton a tendance à se décompresser sans toutefois se mettre en traction, puisqu'il était déjà en partie comprimé.