Au milieu du 19ième siècle, l'arrivée des chemins de fer dans la région de Québec créera de grands changements. En effet, ce nouveau moyen de transport viendra révolutionner le déplacement des produits et des personnes, créant ainsi un concurrent de taille pour les compagnies de navigation.
En quelques années seulement, la rive sud ressemblait à une vraie toile d'araignée composée par de grandes voies ferrées comme le "Grand-Tronc Railway", le Canadien National et j'en passe.
De son côté, Québec caresse depuis longtemps " le rêve de devenir le véritable carrefour du transport d'envergure nationale; cependant, le fleuve Saint-Laurent constitue un obstacle de taille pour les différentes compagnies ferroviaires "(1)
EN 1851, l'ingénieur Edward William sera mandaté par la ville de Québec afin d'effectuer une étude pour la construction d'un pont à Québec. Suite à la remise de son rapport, résultat de son étude, il y sera clairement inscrit que Québec ne peut pas se priver de chemin de fer. S'il en reste ainsi, des villes rivales sur la rive sud s'élèveront au détriment des commerces de l'ancienne capitale.
Afin de résoudre ce problème jusqu'à la réalisation d'un pont, des traversiers-rail comme le "Léonard", bateau à vapeur de grande puissance, sillonneront le Saint-Laurent afin de pourvoir aux différents besoins de la ville de Québec.
Vers le milieu du 19ième siècle, plusieurs ingénieurs et organismes ont tenté de faire accepter leur projet d'un pont entre la rive sud et la rive nord, mais sans succès. Certain projet pourtant s'était rendu au stade des études de faisabilité mais, l'ampleur de la tâche en découragea plus d'un.
Il faudra attendre la création de la " Compagnie du pont de Québec ", fondé en 1887 et plus tard appelée " La compagnie du pont et des chemins de fer nationaux du Canada ", pour voir des actions concrètes dans le projet de construction d'un ouvrage au-dessus du fleuve. Cette companie sera fondée et présidée par le maire de Québec, Monsieur Simon Napoléon Parent.
À l'automne 1888, quelques mois après son incorporation, la compagnie du pont de Québec engage divers ingénieurs avec le mandat d'étudier tous les sites possibles d'implantation d'un pont, ainsi que divers types de ponts. Le premier d'entre eux, l'ingénieur Hoare, arrive aux conclusions qu'il n'existe que trois endroits où l'on pourrait envisager la construction d'un pont: le cap diamant, La Pointe-à-Pizeau près de Sillery et un dernier site, près de l'embouchure de la rivière Chaudière.
Il ajoute à son étude qu'un pont, construit devant Québec pourrait être mal vue du point de vue militaire, car sa situation nuirait aux avantages de la citadelle. De plus un pont à cet endroit nuirait également à la valeur foncière des propriétés environnantes. Il précise également ce qui pourrait être un emplacement idéal: près de la rivière Chaudière. Ce site offre l'avantage d'une construction plus économique que les deux autres; quand au type de pont qui a retenu son attention, il suggère le type Cantilever.
Un an plus tard, l'ingénieur Bonnin remet le résultats de ses études; il retiendra un site devant la ville de Québec et deux sites à l'Île d'Orléans; lui aussi opte pour un pont Cantilever.
En 1891, la compagnie du Pont demande une étude aux établissements Eiffel de Paris, constructeur de la célèbre tour du même nom. Il en arrive aux conclusions que le meilleur site serait devant Québec, et le meilleur pont un Cantilever.
On charge l'ingénieur Gauvin, en 1896, de choisir un site pour la construction du pont ainsi qu'à déterminer le meilleur type de pont à l'aide des études effectuées antérieurement. Son choix s'arrête sur l'emplacement près de la rivière Chaudière. Ce site offre l'avantage d'être situé au point le plus étroit du fleuve et la profondeur à marée haute près des berges est peu importante. La hauteur des falaises à cet endroit est parfaite pour laisser une hauteur libre sous le pont suffisante aux passages de gros bateaux et de plus, le chenal à cet endroit offre une profondeur de 150 pieds. Fait non négligeable, un pont à cet endroit aurait un coût de construction cinq fois moins élevée qu'un pont devant Québec.
Comme tous les autres ingénieurs ayant étudié ce projet, Monsieur Gauvin opte pour un pont Cantilever. Ce type de pont offre une plus grande facilité de construction. Étant donné le niveau des sciences de la construction de l'époque, seul le cantilever offre la sécurité requise à un pont devant supporter des charges aussi lourdes et en mouvement, tel qu'un train de marchandise, tout en conservant une grande rigidité.
Le projet de monsieur Gauvin est approuvé par le gouvernement Fédéral en 1900 et octroie au projet une subvention de 1 million de dollars, somme considérable pour l'époque.
Le contrat de construction a été signé le 19 juin 1900.
Le 2 octobre, tout près du site du futur pilier nord du pont de Québec, une cérémonie, une des plus grandioses à cette époque, sera célébrée afin de poser la première des assises du pilier de la rive nord. Pour cette occasion, le premier ministre, Sir Wilfrid Laurier, ainsi que d'autres dignitaires, mettra la main à la pâte, avec une magnifique truelle et un maillet d'argent. "Dans la dite pierre sera déposé dans l'une de ses cavités plusieurs documents importants: registre de cérémonie, les noms des directeurs de la Compagnie du pont, etc. Afin de sceller définitivement cette pierre, chacun des personnages viendra y déposer un peu de ciment en plus du coup de maillet cérémonial."
"Au cours de l'année 1900, les travaux exécutés se concentreront sur les deux rives du fleuve où les compagnies Davis et Phoenix procèdent à la construction et à l'aménagement de leurs installations"(1). Le 17 juins à 9h10, le lancement du premier caisson devant servir à la construction du pilier nord est envoyé.
Pendant que l'on creusera sur la rive sud, Phoenix Bridge Co. obtient le contrat pour la superstructure. Celle-ci sera construite par sections en Pennsylvanie pour être ensuite reliées entre elles à Québec. Selon une croyance populaire ainsi que pour leurs compétences, beaucoup d'Amérindiens ont été engagés comme riveurs, accoteurs ou assembleurs, travaillant la plupart du temps à des "hauteurs phénoménales sans avoir le vertige"(1).
Ingénieurs, techniciens et ouvriers, tous travaillent à la réalisation de ce monstre de fer. " C'est ainsi qu'au cours des sept premières années du 20ième siècle, les travaux se poursuivent progressivement, sans trop de difficulté. Lentement s'élève au dessus du fleuve l'immense structure sud du pont"(1). À l'aube du 29 août 1907, rien ne laisse présager qu'un incident dramatique va se produire.
À 5h37 de l'après midi, le 29 août 1907, un bruit terrible se fera entendre à des kilomètres à la ronde. Les maisons aux alentours seront ébranlées comme par un terrible coup de vent... La partie sud du pont vient de s'écrouler, entraînant avec elle une centaine d'employés. Femmes, enfants, tous accourent cherchant désespérément maris, enfants, frères... Cette nouvelle effroyable à laquelle tout le monde se refuse à croire se répand comme la peste. En tout, 76 ouviers sont morts, Canadiens, Amérindiens et Américains, tous y passent.
En effet, le matin du 29 août, soit quelques heures avant la catastrophe, Monsieur McClure se rendit à New York afin d'y faire son rapport. L'ingénieur-consultant, M. Théodore Cooper, trop malade pour se rendre compte des travaux par lui-même, se contentait des rapports quotidiens qu'on lui faisait. Lorsque celui-ci a appris par M. McClure qu'ils y avaient certains indices inquiétants au niveau de la structure, il s'est alors dépêché de télégraphier ce qui suit :
Or, lorsque le pont s'est écroulé, les ingénieurs de Québec venaient à peine de recevoir le télégramme qui avait été retardé par la grève des téléphonistes aux États-Unis. C'est comme cela que tout se déroula, en envoyant ainsi à la mort les meilleurs monteurs, ingénieurs et tous les autres travailleurs.
Au cimetière de Saint-Romuald, près de Québec, un monument - épitaphe entièrement faite de pièces d'acier récupérées du pont, siège encore là aujourd'hui pour nous rappeler ce terrible accident. Suite à tous ces évènements, la Compagnie du pont de Québec, incapable de poursuivre la suite des travaux à cause de son surendettement, cédera la place au gouvernement fédéral.
Après la commission royale d'enquête instituée par le gouvernement fédéral, les causes du désastre énumérées dans le rapport effectué, s'énoncent comme suit :
Donc, sur toute la ligne, des erreurs impardonnables auront été commises. La Compagnie du Pont n'aurait jamais dû nommer un ingénieur inexpérimenté au poste de chef. De plus, les connaissances sur l'acier étant insuffisantes, il est incontestable que le pont aurait dû être constitué d'une plus grande quantité d'acier.
Le 26 octobre 1909, les soumissions pour la sous-structure sont demandées. Avant que les travaux ne débutent, des travaux de déblaiement importants seront à effectuer. Ce contrat de travail sera accordé à la compagnie de Charles Koenig de Québec le 9 avril 1910; tout l'acier visible à marée basse sera donc enlevé, pemettant ainsi la construction d'une nouvelle structure.
Il faudra attendre l'année 1908, c'est-à-dire après la chute du premier pont, pour voir entreprendre les efforts qui aboutiront au pont que nous connaissons aujourd'hui. Le gouvernement fédéral demande cette année-là à trois ingénieurs d'étudier la possibilité d'utiliser, en tout ou en partie, l'ancien projet et dans le cas contraire d'en créer un nouveau respectant les mêmes contraintes naturelles et le même site de construction. La commission ne tarde pas à conclure que presque rien de l'ancien projet est utilisable; l'acier n'est pas recyclable, car trop abîmé, et il ne conviendrait pas aux nouveaux plans qui devront être conçus, car les caractéristiques des plans précédents sont jugées irréaliste, et trop peu sécuritaire vis-à-vis les normes de tension auxquelles sera soumis la charpente du pont. On doit tout recommencer à neuf, même les piliers enfoncés dans le lit du fleuve.
Le pont à construire devra respecter certaines contraintes naturelles: à marée haute, il doit permettre le passage de la majorité des navires en circulation; on décide donc qu'il doit avoir une hauteur libre, sous le pont, de 150 pieds. Dû à la grande profondeur du fleuve à cet endroit, les piliers principaux devront avoir une distance de 1800 pieds entre leur centre. De plus, la largeur entre les deux falaises est de 3238 pieds, ce qui est considérable.
Les contraintes du pont sont énormes: les piliers de béton, servant d'appui au pont, supporteront un poids évalué à 55 million 200 mille lbs, et ce poids ne représente que celui du pont seulement; il ne faut pas oublier la charge supplémentaire apportée par le vent qui vient frapper la structure, le soleil qui dilate l'acier, la neige et la circulation. En résumé, nous pouvons dire que la charge totale qui s'appuie sur le roc dans le lit du fleuve, est évalué à 192 millions de lbs.
Les travaux débutent au printemps 1910. C'est la compagnie Davis de Québec qui se voit confier la tâche de construire la sous-structure du pont, ce qui signifie les piliers de fondations et les piliers d'ancrages.
Pour la construction des fondations, on a eu recours à un système ingénieux mais qui aujourd'hui ne serait jamais accepté. On construisait un caisson de bois de 180 pi. par 55 pi. et qui peut être imaginé comme une caisse de bois, étanche, avec un dessus mais pas de fond. On le remorquait jusqu'au site de construction et on le faisait couler au fond du fleuve. Une fois bien au fond, on chassait l'eau du caisson avec de l'air comprimé, et on y faisait descendre les hommes par un système de cheminée. Les hommes devaient ainsi creuser le lit du fleuve avec des pelles et des pioches en respirant tant bien que mal de l'air sous pression. Il était convenu que les hommes ne passeraient pas plus d'une heure dans le caisson. On raconte qu'ils remontaient souvent en se plaignant de saignements des yeux, du nez et des oreilles. Du côté nord, on doit creuser une profondeur de 55 pi. avant d'atteindre le roc; du côté sud, on creuse sur une profondeur de 80 pi. pour atteindre non pas le roc, mais un sol constitué de gravier et de sable.
Une fois terminé, on coule le béton dans les caissons qui deviennent les coffrages des semelles. Pendant que les ouvriers creusent dans le caisson, on construit sur le dessus de celui-ci les ouvrages de maçonneries qui sont les fondations du pont. Ce système permet ainsi de faire descendre les fondations au fond du fleuve tout en gardant le sommet hors de l'eau.
Pour la structure même du pont, le gouvernement octroie le contrat à la St-Lawrence Bridge Co. qui a proposé un pont avec deux voies ferroviaires, et un espace entre les voies pouvant accueillir une voie carrossable, si l'avenir l'exige. Il ne faut pas oubier qu'en 1910, seulement 786 automobiles étaient répertoriées dans la province de Québec.
À l'été 1910, on construit près de Montréal des usines qui serviront à la fabrication des énormes pièces d'acier qui constitueront la charpente du pont; les pièces sont acheminées par convoie ferroviaire jusqu'au site d'assemblage. L'acier requis pour la fabrication des pièces provient de Pittsburg en Pennsylvanie. Ces pièces sont en fait constituées de plusieurs alliages d'acier, tel que l'acier au carbone ou au nickel.
L'assemblage des pièces d'acier se fait à l'aide d'une grue mobile qui roule sur le tablier du pont et, vers la fin des travaux, au sommet. Une fois les travaux avancé, une petite plate-forme suspendue sous la structure aide à la pose des pièces les plus basses; de toute façon, le gros du travail d'assemblage a été fait à bras d'hommes.
Pour l'élaboration de la structure, les ingénieurs devaient tenir compte de plusieurs contraintes. D'abord, comme le pont est en fait un assemblage complexe d'acier, et que l'acier est sujet aux écarts de température, il a fallut calculer pour la structure en entier l'effet de la température et du soleil pour permettre une dilatation uniforme sans déformation. Ensuite, la poussée du vent sur une structure de cette taille n'est pas négligeable. On calcule qu'au niveau des fondations, un vent fort entraîne une poussée latérale de 6 millions de lbs.
On a du également tenir compte de la masse maximum que pouvait soutenir le pont, en dehors de sa propre masse. Les calculs de résistance ont été faits pour supporter deux trains roulant à vitesse moyenne et freinant en même temps, occasionnant vibrations et poussées dans une seule direction. Même l'effet des marées a été calculé dans l'élaboration du pont, car n'oublions pas qu'à marée haute, les fondations sont relativement moins lourdes car leurs masses sont plongées dans l'eau.
C'est à cause de toutes ces contraintes que la structure du pont a été montée en cantilever. Ce terme signifie que la superstructure du pont agie comme deux leviers dont les pivonts seraient les fondations, et la masse à soulever serait la travée centrale. Comme les bras situés entre les piliers sont plus longs que les bras extérieurs, le poids tend à faire basculer l'ensemble vers le centre. C'est pour cette raison qu'on a du procéder à la construction de fondations d'ancrages à chaque extrémité du pont. Ces ancrages ont été camouflés dans les quatres gigantesques colonnes aux entrées nord et sud. Les travaux de montage des bras cantilever ont été terminé à l'été 1916.
La construction de la travée centrale se terminera le 20 juillet 1916. Le 11 septembre de la même année, après avoir étudié les vents, la marée, en bref toutes les conditions climatiques pouvant nuire à la montée de la travée centrale, on décide enfin de compléter le pont. À 4h40, les bateaux commencent leur remorquage de la partie centrale. À 6h35 a.m., la travée est rendue à destination, prête à être remontée. À 8h50, à l'aide de quatre crics hydrauliques, la travée commence son ascension. Après la troisième montée de deux pieds, on voit les remorqueurs s'éloigner. La travée centrale est enfin accrochée !
Vers 10h30, après une pause bien méritée, les travaux reprennent; la travée est alors à 20 pieds au-dessus de l'eau. Lors d'une autre montée de deux pieds, la charpente de la partie centrale a commencé à se tordre, 55 secondes plus tard, il ne restera plus rien. Les deux bras canilevers se retrouvent à nouveau séparés.
Et oui, cette deuxième catastrophe a coûté la vie de treize autres personnes en plus de toutes celles qui ont été blessées.
Dans les jours qui ont suivi, des études ont été entreprises afin de déterminer la cause de ce deuxième incident. Après plusieurs témoignages et un examen minutieux, il en résulte que "le bris initial est survenu à une pièce de support en forme de croix située au coin sud-ouest de l'appareil de levage. Ceci a causé le glissement de cette partie de la travée et a provoqué ainsi le déséquilibre de toute la structure ".
Même en temps de guerre, la Carnegie Steel Co. réussira à refournir l'acier demandé et ce, dans un délai raisonnable. Les plans de la travée seront réexaminés, n'apportant aucun changement à ceux-ci, à part peut être un peu plus de flexibilité. (On remplacera l'acier au carbone par de l'acier au nickel). En ce qui concerne l'appareil de levage, tous seront d'accord pour réutiliser le même principe.
Ces travées ont été construites dans l'anse de Sillery, à 3 milles et demi du pont. D'un poids total de 5510 tonnes et d'une longueur de 640 pi., le travail à accomplir pour élever la travée centrale était vue à l'époque comme l'évènement du siècle en génie civil.
Pendant sa construction, la travée repose sur des structures d'acier et de bois, et s'élève au-dessus de l'eau à marée haute. Une fois terminée, on profite de la marée basse pour positionner, sous la travée, six pontons flottant. À marée haute, la travée ne reposera plus que sur ses pontons et sera remorquée jusqu'au pont.
Le lundi matin, 17 septembre à 5h15, la travée centrale flotte sur ses pontons. C'est un départ, le travail de la montée sera échelonné, faisant de 30 à 40 pi. par jour.
C'est à ce moment que le gros du travail commence: il faut lutter contre le courant du fleuve, et se hâter avant que la marée descende et inverse le courant. À l'aide des remorqueurs, on aligne la travée avec le pont et où on y fixera les extrémités de la travée à des lames d'acier qui seront fixées aux bras cantilevers et reliées à de gigantesques crics hydrauliques, comme pour la première fois. Le moment venu, ces crics hisseront la travée centrale vers son emplacement définitif. Un synchronisme dans l'élévation des quatre coins de la travée est important afin d'éviter un débalancement, et un surplus de tension sur un seul coins.
C'est d'ailleurs ce qui c'était produit la première fois et qui s'était soldé par la chute de la travée dans le fleuve. Ce travail durera un peu plus de trois jours et sera complété le 20 septembre 1917 par la fixation de la travée au reste du pont, à l'aide de huit boulons de dix pouces de diamètre, et pesant chacun 1460 lbs.
C'est alors qu'un ouvrier a fait une vingtaine de pas pour ensuite effectuer une petite danse et ce, sur une étroite pièce d'acier. Un spectacle très émouvant s'est produit. On a vu des ouvriers des deux rives se jeter dans les bras de l'un et de l'autre, tous voulant être les premiers à traverser le nouveau pont.
L'issue heureuse que nous connaissons donna lieu à deux grandes cérémonies religieuses de l'action de grâce. Le dimanche 23 septembre 1917, aux abords du pont sur la rive nord et à l'église de Sillery, des milliers de gens se rassembleront. De nombreux discours ainsi que de nombreuses pesonnalités y seront présentes. Tous sont très heureux que le pont a été enfin terminé. Ces cérémonies revêtiront une atmosphère très spéciale étant donné tout ce que représente la réalisation de ce projet...
Le 17 octobre et le 3 décembre 1917, le premier train et le premier train régulier passeront respectivement sur le pont de Québec. Dans le premier convoi, on y retrouve environ 400 passagers, tous des invités de la St-Lawrence Co.; le deuxième train à passer fera partie du chemin de fer transcontinental, ayant comme cargaison tout ce qu'il y a de plus régulier !
Avant de livrer le pont au gouvernement, celui-ci aura une dernière épreuve à passer... Le 21 août 1918, quatre locomotives s'avancent sur le pont avec un poids total de 5 585 tonnes. L'épreuve consistant à l'arrêt des quatre locomotives aux quatre coins des bras cantilever et ce, pendant deux heures et quinze minutes. Suite à cette épreuve, le gouvernement accepte le pont de la compagnie. L'inauguration officielle du pont de Québec aura lieu le 22 août 1919 par le prince de Galles.
