Des méthodes d’auscultation en temps réel pour limiter les arrêts d’exploitation

Lundi, 7 Novembre, 2016 - 00:00

En présence de risques structurels avérés, les méthodes d’auscultation classiques n’offrent pas d’alternatives à la fermeture au public, par mesure de précaution, et ce malgré les conséquences économiques que cela implique. Pourtant, grâce au monitoring par Cordes Optiques, un suivi permanent en temps réel permet de surveiller les risques de propagation des désordres avec précision et d’assurer la continuité d’exploitation.

Maintenir la circulation pendant le remplacement du pont

Pont sur l’Adour ou encore pont de Francport, OSMOS a permis, à plusieurs reprises, d’assurer la continuité d’exploitation d’ouvrages jugés en très mauvais état pendant la construction d’un pont de remplacement. Grâce aux Cordes Optiques installées sur les ouvrages et au principe de mesure continu, plusieurs paramètres sont analysés afin d’apporter aux gestionnaires les informations nécessaires pour maintenir la circulation jusqu’au remplacement du pont tout en assurant la sécurité des usagers. Tout évènement structurellement significatif tel que l’affaiblissement général d’une partie de l’ouvrage dû par exemple à une oxydation entraînant une microdéformation irréversible est enregistré et horodaté. Le principe de mesure continu permet également l’enregistrement et l’horodatage des passages de convois entraînant des déformations significatives, l’évaluation de la souplesse d’éléments structurels comme le tablier et son évolution au cours du temps, ainsi que la vérification du retour des éléments à leur état initial après ces passages. Enfin, la mesure continue permet l’analyse des modes de vibration lors des sollicitations dynamiques et l’analyse du comportement à long terme de l’ouvrage en exploitant les valeurs moyennes des mesures sur des plages de temps définies (heure, jour, semaine, mois, année). Cette analyse est complétée par une étude des corrélations entre les variations de la température et les déformations et un suivi de l’évolution de ces corrélations au cours du temps.

Un nouveau pont sous surveillance OSMOS

Depuis Juin 2016, OSMOS surveille l’état structurel d’un pont présentant un état d’oxydation généralisé dont l’évolution est à surveiller de près.
Long de près de 185 mètres, ce pont est un ouvrage à ossature métallique à poutres latérales en trois travées isostatiques indépendantes. Malgré plusieurs travaux de renforcement de sa charpente métallique, il présente un état d’oxydation généralisé en particulier en partie inférieure du tablier sur la moitié de la travée rive droite côté pile.

Des mesures de nivellement effectuées  entre  février et décembre 2015 ont montré des déplacements verticaux de l’ordre de 6 mm en milieu de travée côté amont et 2 mm en milieu de travée côté aval. Face à ce constat, les responsables de l’ouvrage ont souhaité mettre en place un dispositif de monitoring pour quantifier l’évolution des déplacements de manière plus précise.

Afin de pouvoir qualifier à tout moment l’évolution des poutres latérales du tablier et détecter tout phénomène préjudiciable, OSMOS a proposé un dispositif de suivi continu consistant à mesurer et enregistrer les déformations des poutres latérales avec une fréquence d’acquisition élevée (50 Hz à 100 Hz).
Le dispositif est constitué d’un ensemble de capteurs de déformation synchronisés sur une station d’acquisition connectée, permettant la consultation des données à distance en temps réel.

Les ingénieurs OSMOS ont déterminé qu’une implantation des Cordes Optiques à mi- travée de chacune des travées, permettrait de qualifier précisément le comportement en flexion générale des poutres. Chacune des six poutres a donc été équipée d’une Corde Optique longitudinale fixée sur la membrure inférieure, et de deux Cordes Optiques supplémentaires fixées sur la membrure supérieure pour les deux poutres identifiées comme les plus critiques.
La synchronisation entre les Cordes Optiques situées sur les membrures inférieure et supérieure permet de connaître avec précision la hauteur de l’axe neutre de la poutre et par conséquent d’identifier plus sûrement toute dérive anormale. Les sondes de température qui complètent le dispositif, l’une en membrure inférieure et l’autre en membrure supérieure de la travée centrale, afin de quantifier à la fois les variations d’ensemble de la température et le gradient thermique dans le tablier.

Outils mathématiques au service d’une meilleur connaissance des ouvrages

Connaître le comportement de l’ouvrage selon l’usage ou les sollicitations, prolonger la durée de vie de l’ouvrage en ajustant les conditions d’exploitation : OSMOS apporte aux clients des services uniques, résultat d’une expertise pointue dans le domaine du monitoring des ouvrages et en particulier des ponts.

A partir de l’observation des déformations (phénomènes de tension et de compression) ainsi que de leur amplitude, il est possible de suivre l’impact d’évènements sur la structure, d’étudier leur irréversibilité ou encore de mettre en place des modules de pesage-comptage pour améliorer les connaissances liées à l’exploitation des ouvrages.

D’autres méthodes mathématiques plus complexes sont utilisées pour étudier le comportement mécanique des ouvrages. La méthode du coefficient d’expansion thermique vise, par exemple à isoler la composante thermique (liée aux variations de températures) de l’influence mécanique. Elle permet d’obtenir une tendance (avec un degré d’erreur) qui représente les effets mécaniques exercés sur la structure. Une autre méthode consiste, à l’inverse à utiliser la forte corrélation entre les déformations et les variations de température pour détecter les anomalies. Concrètement, après une période d’apprentissage qui consiste à observer l’état normal du comportement de la structure, il est possible, à l’aide des donnée statistiques, de vérifier le comportement de l’ouvrage et de détecter les anomalies.

La méthode de la projection de la fatigue consiste, quant à elle, à étudier la réponse des structures (la fatigue) à un nombre périodique d’évènements à répétition sur une très longue durée.

L’analyse d’évènements statistiques permet d’étudier, à l’aide de toutes les méthodes mathématiques décrites précédemment, le comportement d’ouvrages soumis à des sollicitations dynamiques, comme c’est le cas pour les ponts. Cette méthode consiste à observer les intercorrélations entre les différentes variables des évènements dynamiques.