En 1815 il devient ingénieur en chef du département de Seine-et-Oise, puis inspecteur divisionnaire en 1830. Sa plus grande réalisation sera l'innovant pont du Carrousel, à Paris, entre 1831 et 1834. Il réalise un pont en arc alors que la tendance était aux ponts suspendus. La structure complexe en fonte et en bois de l'ouvrage est aussi très audacieuse, même si son esthétique est à l'époque critiquée. Antoine-Rémy Polonceau écrira d'ailleurs des mémoires sur l'utilisation de la fonte dans ce pont.
De 1846 à 1849, il remplace trois arches de l'ancien pont de Poissy par une arche marinière[1] en fonte de trente-deux mètres destinée à faciliter la navigation[2], d'après son brevet de 1831 sur les arcs en fonte des ponts métalliques[3].
Il prend sa retraite le [3], mais continue à promouvoir l'amélioration des techniques de construction routière, en préconisant notamment l'usage du rouleau compresseur[4].
Claire Marie Sophie Polonceau (1854- ) mariée en 1874 avec Gaston de Bousquet (vers 1850- )
Hortense Polonceau (1855-1911) mariée avec Maurice Marc Sabatier (1841-1915)
René Polonceau (1858-1949) marié en 1889 avec Jeanne Delapalme (1869-1950)
Jean Armand Polonceau (Reims, 1781-Bois-d'Arcy, 1851) marié en 1810 avec Elisabeth Marie Charles Bellon (Dieppe, 1790-1854)
Gustave Ernest Polonceau (Paris, 1832-1900), officier de la Légion d'honneur[6], marié en 1862 avec Marthe Bérenger (1836-1896), fille d'Alphonse Bérenger de la Drôme
Cécile Marie Renée Polonceau (1870- ) mariée en 1899 avec Adrien Girardon (1861-1953), fils de Pierre Gustave Girardon
L’un des prix annuels du lycée de garçons portait le nom de la famille Polonceau.
Note sur la race des vaches suisses du canton de Schwitz, lue dans la séance publique du de la Société centrale d’Agriculture et des Arts du département de Seine-et-Oise, Versailles: Impr. de la Société, 1827, in-8°.
Notice sur quelques parties des travaux hydrauliques, Carillan-Goeury, Paris, 1829 (texte intégral sur Gallica).
Note sur l'emploi du bitume pour les toitures, Imprimerie Huzard, Paris, 1829.
Observations sur les routes, suivies de propositions sur leur amélioration et sur leur entretien, Carillan-Goeury, Paris, 1829 (texte intégral sur Gallica. )
(en collaboration avec Jean-Baptiste Bélanger) Compagnie Riant. Chemin de fer de Paris à Rouen, au Havre et à Dieppe, par la vallée de la Seine, impr. de Moreau et Bruneau, Paris, 1837 (texte intégral sur Gallica).
Nouveau système des ponts en fonte, suivi dans la construction du pont du Carrousel, Paris: Carilian-Goeury: Victor Dalmont, 1839 (Lire en ligne)
Notice sur l'amélioration des routes en empierrement, Paris, L. Mathias, .
Notice sur la compression des chaussées en empierrement par des cylindres de grand diamètre, Paris 1844.
Description de plusieurs perfectionnements étudiés et proposés au système d'arcs en fonte exécuté au pont du Carrousel, dans le but d'augmenter la résistance des arcs de fonte en tubes elliptiques, de diminuer leur prix d'exécution, et de faciliter leur application aux ponts et viaducs des chemins de fer; suivie d'observations sur des modifications proposées dans la disposition des tympans, dans Annales des ponts et chaussées. Mémoires et documents relatifs à l'art des constructions et au service de l'ingénieur, 1844, 2e semestre, p.197-253 et planches 71 et 72 (lire en ligne)
Des récoltes de foin, Besançon: Impr. de Sainte-Agathe aîné, 1845, in-8°, 14 p.
Note sur les débordements des fleuves et des rivières, Paris: Librairie Scientifique-Industrielle, 1847, in-8°, 72 p. et 1 planche.
Paul Bissegger, «Le rouleau compresseur, une innovation du XIXe siècle en génie civil. Développement international et introduction en Suisse romande, particulièrement dans le canton de Vaud», Revue suisse d’histoire, 1990, p. 361-381.
Bernard Marrey, Les ponts modernes: XVIIIeetXIXesiècles, Picard, Paris, 1990, p.311(ISBN2708404016).
Guy Coriono, 250 ans de l'École des Ponts en cent portraits, Presses des Ponts, Paris, 1997 (ISBN2859782710).
Sous la direction d'Antoine Picon, L'art de l'ingénieur constructeur, entrepreneur, inventeur, p.368-369, Centre Georges Pompidou/éditions Le Moniteur, Paris, 1997 (ISBN978-2-85850-911-9)
Florian Reynaud, Les bêtes à cornes (ou l'élevage bovin) dans la littérature agronomique de 1700 à 1850, Caen, thèse de doctorat en histoire, 2009, annexe 2 (publications).
Denis Hannotin, Christine Moissinac, Antoine-Rémy Polonceau (1778-1847) - Un homme libre, Presses des Ponts, Paris, 2011 (ISBN978-2-85978-459-1).
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