Du Moyen Âge à aujourd'hui · 500 à aujourd'hui
Les ponts qui entrent en résonance et le pas cadencé interdit

Ce qu’on raconte
Des soldats qui marchent au pas pourraient faire s'effondrer un pont en le faisant vibrer à sa fréquence naturelle : c'est pourquoi les militaires doivent « rompre le pas » avant de traverser.
Ce qu’on sait
Tout pont, comme toute structure, possède des fréquences propres auxquelles il vibre naturellement. Si une force rythmée s'exerce à une fréquence proche de l'une d'elles, chaque impulsion s'ajoute à la précédente et les oscillations s'amplifient : c'est la résonance mécanique. Des soldats qui marchent au pas frappent le tablier en cadence, environ deux pas par seconde, soit à peu près 2 Hz, une fréquence proche de celle de nombreuses passerelles légères. Le 12 avril 1831, le pont suspendu de Broughton, près de Manchester (Angleterre), l'un des premiers d'Europe, céda à une extrémité au passage d'environ 74 soldats du 60e régiment de fusiliers qui marchaient au pas, quatre de front : ils avaient senti le pont vibrer au rythme de leurs pas, et certains s'en amusaient en sifflant un air de marche. Une quarantaine d'hommes tombèrent dans la rivière Irwell ; il n'y eut aucun mort, mais une vingtaine de blessés. L'enquête montra qu'un boulon défectueux d'une chaîne de suspension s'était rompu, fragilisé par les vibrations. À la suite de cet accident, l'armée britannique ordonna aux troupes de « rompre le pas » (break step) sur les ponts, une règle adoptée ensuite par d'autres armées, dont l'armée française, et toujours enseignée aujourd'hui. Le 16 avril 1850, à Angers, le pont suspendu de la Basse-Chaîne, sur la Maine, s'effondra pendant le passage d'un bataillon d'infanterie, par un violent orage : 226 soldats périrent. Les soldats avaient pourtant reçu l'ordre de rompre le pas et de s'espacer ; la commission d'enquête mit en cause le vent, la corrosion des câbles d'ancrage et les oscillations provoquées par la troupe. Plus récemment, la passerelle du Millénaire, à Londres, dut fermer deux jours après son ouverture en juin 2000 : ses oscillations latérales, que les piétons amplifiaient en adaptant spontanément leur démarche au balancement, obligèrent à installer des amortisseurs ; elle rouvrit en février 2002.
Qui débat, et sur quoi
Le rôle de la résonance est mis en avant par de nombreux manuels de physique ; des ingénieurs et historiens des structures, comme David Newland (université de Cambridge) pour la passerelle du Millénaire, ou le physicien Bernard Feldman, rappellent que les explications simplifiées sont souvent inexactes, comme pour Tacoma Narrows.
Intérêts en jeu
L'exemple est un grand classique de l'enseignement de la physique, qui l'a parfois simplifié jusqu'à la légende.
Zones d’ombre
["La part exacte de la résonance dans les accidents anciens reste discutée : à Broughton, le pont avait un défaut de fabrication et les vibrations n'ont fait qu'accélérer la rupture ; à Angers, les soldats avaient rompu le pas, et le vent comme l'état des câbles ont joué un rôle important. Le cas de la passerelle du Millénaire a lui-même donné lieu à des débats entre physiciens sur le mécanisme précis de la synchronisation des piétons. Un pont moderne bien conçu ne risque en pratique rien d'une troupe au pas, mais la règle est maintenue par précaution."]
Détail étrange
["Sur le pont Albert, à Londres, un panneau ancien demande toujours aux officiers qui commandent des troupes de faire rompre le pas avant la traversée. Contrairement à une idée très répandue, l'effondrement du pont de Tacoma Narrows, aux États-Unis, en 1940, n'est pas un cas de simple résonance : le vent, régulier, a déclenché une instabilité aérodynamique (le « flottement ») qui entretenait elle-même les torsions du tablier."]
Sources
- Wikipédia : Pont de la Basse-Chaîne
- Wikipédia (en anglais) : Broughton Suspension Bridge
- Wikipédia (en anglais) : Angers Bridge (pont de la Basse-Chaîne)
- David Newland (2003) : les vibrations de la passerelle du Millénaire, cause et remède
- Physics Today (2010) : l'oscillation de la passerelle de Londres