Surveillance renforcée de deux ponts de franchissement de la Loire

Dans une démarche préventive, le Conseil Départemental de Loire-Atlantique missionne OSMOS pour vérifier consécutivement les comportements mécaniques réels de deux ponts de franchissement du fleuve. La surveillance renforcée des ouvrages permettra de maintenir le niveau de service, tout en garantissant la sécurité des usagers dans l’attente de la programmation de travaux lourds de réhabilitation

Construits à la fin du XIXème siècle, le Grand Pont de Mauves et le Pont du Haut Village s’inscrivent parmi un groupe de quatre ouvrages stratégiques établissant les liaisons entre les rives de la Loire à l’est de l’agglomération nantaise. Les inspections détaillées périodiques ont permis d’identifier plusieurs désordres, notamment des signes de corrosion évolutive, une dégradation avancée des voutains en briques sous le tablier ou encore des tassements différentiels au niveau des appuis. La structure ancienne des ponts, l’absence d’étanchéité et l’intensification du trafic sont la cause de ces détériorations constatées.

Afin de maintenir le niveau de service de ses ouvrages, tout en garantissant la sécurité des usagers, le Conseil Départemental de Loire-Atlantique a décidé d’investir plusieurs millions d’euros dans un programme de surveillance renforcée et d’entretien spécialisé de son patrimoine. En vues de ces rénovations, OSMOS a été missionné par le service Ouvrages d’Art pour surveiller le comportement du Grand Pont de Mauves dans l’attente de sa remise en état dans le cadre de travaux de réhabilitation et de modernisation. Dans un second temps, le Pont du Haut Village a également fait l’objet d’un monitoring afin d’évaluer les effets du report du trafic routier, le temps des travaux réalisés sur la ligne des ponts de Mauves. Un tel programme a permis d’éviter une fermeture anticipée du Grand Pont de Mauves, coûteuse et contraignante pour les déplacements des usagers.

Monitoring du Pont de Mauves : garantir une sécurité optimale aux usagers en gardant sous surveillance renforcée l’ouvrage dans l’attente de sa remise en état

Le Grand Pont de Mauves avait été placé sous surveillance renforcée dès 2002 dans le cadre des opérations d’inspection et de surveillance périodique. En 2018, à la suite de la constatation de l’évolution de la corrosion perforante d’un certain nombre de pièces de pont, des inspections visuelles par cordistes avaient été mises en place parallèlement à la programmation des travaux de rénovation pour remettre la structure en état. Dans l’attente du chantier, le Conseil Départemental de Loire-Atlantique a souhaité bénéficier d’une surveillance en continu et en temps réel sous trafic afin d’éviter une fermeture anticipée de l’ouvrage et maîtriser les risques structurels. Il a été demandé à OSMOS de déployer un dispositif de monitoring sept mois avant le début des travaux. L’objectif : contrôler en continu et en temps réel l’élasticité et les déplacements du pont, ainsi que les déformations quotidiennes soumises aux charges roulantes.

Après la période d’apprentissage du comportement du Pont de Mauves, OSMOS était en mesure de signaler au maitre d’ouvrage tout événement significatif traduisant un changement d’état de stabilité globale, notamment sous l’effet des variations de températures et des charges roulantes. Dans son ensemble, la structure affichait une bonne stabilité, avec une légère tendance à la tension au niveau de la travée 11. La plupart des sollicitations dynamiques, induites par le trafic routier, étaient de faibles amplitudes et sans impact préjudiciable sur le comportement mécanique de l’ouvrage. Seuls certains passages de véhicules lourds ont eu un effet irréversible sur la structure du pont. En analysant l’ensemble des amplitudes de déformations liées aux charges roulantes, les sollicitations étaient significativement plus importantes sur une partie du pont. Cette zone semblait être plus « sollicitée » que les autres sous l’effet des passages de véhicules lourds ; ceci résultant des rigidités dégradées localement.

Evaluer les effets du report de trafic sur le Pont du Haut Village : les charges roulantes supplémentaires représentent-elles un risque pour l’état de la structure ?

En prévision de la mise en place d’une déviation sur le Pont du Haut Village due au chantier du Pont de Mauves, le département de Loire-Atlantique a demandé à OSMOS de placer l’ouvrage sous surveillance continue. En effet, malgré les travaux de rénovation et les corrections apportées au cours des dernières années, le Pont du Haut Village présente toujours une restriction en termes de capacité portante liée au vieillissement des matériaux et à la conception initiale. Le maitre d’ouvrage souhaitait connaitre le comportement mécanique réel de la structure face aux « sur-sollicitations » liées au report de trafic. Le monitoring permet également d’affiner les hypothèses de modélisation du pont et ainsi de déterminer les charges maximales qu’il pouvait supporter.

Les déformations structurelles mesurées montrent des amplitudes régulières et égales entre les différentes travées, ainsi qu’une bonne corrélation avec les variations thermiques. L’analyse statistique des événements dynamiques ci-dessous met en évidence les effets du confinement sur le trafic routier, notamment une baisse de la fréquence des passages de véhicules lourds. Malgré une hausse du trafic les 10 premiers jours ayant suivi le 11 mai 2020, date du déconfinement, la circulation a finalement retrouvé la fréquence observée pendant le confinement. Sur l’ensemble des événements dynamiques, deux passages exceptionnels ont été enregistrés, avec un effet trois fois supérieur aux effets habituels induits par les poids lourds. Après ces six premiers mois de suivi, le comportement du pont montre une bonne stabilité sur le long terme et des réactions cohérentes aux charges de circulation, même exceptionnelles. Les prochains mois permettront d’enrichir cette analyse.

Placer sous surveillance structurelle renforcée le Pont de Mauves, dans l’attente de sa remise en état, et le Pont du Haut Village, le temps des travaux, a permis au gestionnaire de maintenir l’exploitation, tout en garantissant la sécurité des usagers. Les données issues du monitoring et les analyses statistiques réalisées par OSMOS seront d’une grande utilité pour le Conseil Départemental de Loire-Atlantique lors du recalcul de ses structures. Le maitre d’ouvrage sera ainsi en mesure de vérifier si leur état est toujours en adéquation avec le niveau de service attendu. Il sera alors possible d’orienter la gestion de ce patrimoine pour garantir leur disponibilité et maitriser leur intégrité structurelle dans le temps.

 

Témoignage de Thibaut PANNETIER, chef du service ouvrages d’art du Département Loire-Atlantique :

« Dans le cadre de notre stratégie de surveillance des ouvrages constituants les lignes de ponts de Mauves et de Thouaré, il était nécessaire de compléter nos inspections par une approche structurelle plus globale. Dans le cadre d’une surveillance renforcée telle que celle mise en place sur les ponts de Mauves, il était difficile de maîtriser le risque structurel en se basant uniquement sur les mesures de corrosion et les pertes de matière lors des inspections semestrielles. Notamment, la conception par assemblages rivetés de plats et le fonctionnement par treillis multiples avec voûtains en briques de la fin du XIXème siècle étaient difficilement re-calculables ou auraient nécessité la construction de modèles de calcul dont le temps et les biais de modélisation ne correspondaient pas aux enjeux à court terme de maintien de la sécurité du franchissement avant la fermeture pour travaux.

C’est la raison pour laquelle nous avons sollicité OSMOS après un sourcing en 2019 pour mettre en place une solution par Cordes Optiques afin de s’affranchir d’une approche calculatoire longue et complexe, et d’orienter une approche continue, observationnelle et quantitative. Il était impératif de s’assurer d’un fonctionnement structurel élastique de l’ouvrage. Dans le cas inverse, nous aurions pris la décision de fermer le franchissement dans un secteur géographique où les dessertes en termes de franchissement sont difficiles et les déviations très coûteuses pour l’usager et les entreprises du secteur.

Parallèlement, l’instrumentation du pont du Haut-Village nous a permis pour les mêmes raisons, de nous assurer d’un bon fonctionnement de l’ouvrage lié au report de trafic après la fermeture des ponts de Mauves pour travaux.

L’accompagnement réalisé par OSMOS a répondu largement à nos besoins. L’équipe a su comprendre nos approches et nos contraintes pour proposer une instrumentation capable de maîtriser les risques sur les biens et les personnes. La réactivité des équipes lors du déploiement de la solution et la mise en place de l’ingénierie support a été efficace, faisant de cette collaboration une expérience à reproduire pour les maîtres d’ouvrages gestionnaires d’un parc d’ouvrages complexes et vieillissant sur des axes stratégiques. Cette expérience réussie est sûrement le point de départ d’une nouvelle orientation des stratégies d’instrumentation en complément des inspections périodiques et des expertises ponctuelles.

Enfin, l’instrumentation du pont du Haut-Village permet aussi au service ouvrages d’art de mettre au point par itération un modèle de calcul de l’ouvrage en confrontant les résultats numériques aux mesures de déplacements réels. »