pont suspendu de châtillon-sur-loire rd50 département du loiret … · 2018. 9. 28. · colloque...
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Colloque Le Pont
3 octobre 2018, Labège
Les procédés d’investigation sur les ouvrages à câbles
Bastien VaurigaudCerema Sud-OuestPôle de Référence Ouvrages à Câbles
Octobre 2018
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Quelques ouvrages à câbles…
• Ponts ou passerelles suspendus
• Ponts ou passerelles à haubans
• Ponts ou passerelles à suspensions mixtes
• Autres types de structures :
• Remontées mécaniques
• Toitures/couvertures haubanées ou structures de tenségrité
• Supports de conduites/réseaux
• Antennes de télécommunication
• Pont levants ou transbordeurs
• Précontrainte externe ou de renforcement
• …
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Ponts suspendus, Gisclard, mixte
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Ponts à haubans
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Passerelles et autres types de structures
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Spécificités des ouvrages à câbles
• Câbles de différentes conceptions
• Massifs d’ancrage (ponts suspendus)
• Ancrages des câbles aux extrémités
• Point d’attache, de sortie d’ancrage, de déviation,
épanouissement des câbles
• Sensibles au réglage de leur suspension
• Particulièrement sensibles aux vibrations, au vent et aux
effets thermiques
• Pouvant présenter des déplacement importants
notamment de leurs câbles et pylônes
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Pathologies majeures
• Défaut de réglage pouvant entraîner de nombreux
désordres de fonctionnement au niveau des sections
articulées, appuis, ancrages,…
• Endommagement des câbles et leur ancrages par leur
exposition aux agressions environnementales : pluie,
vent, UV, gel-dégel,…
• Endommagement des câbles par fatigue en traction et en
flexion
• Endommagement par frottement ou effet combinés :
fretting, fretting-fatigue, fretting-fatigue-corrosion,…
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Ponts suspendus
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Ponts à haubans
1. Ancrage du/des câbles au tablier
2. Câble et sa/ses gaines en sortie d’ancrage (déviation angulaire la plus sévère) et
partie basse. Point d’ancrage d’amortisseurs éventuels
3. Câble et sa/ses gaines éventuelles en partie courante. Point d’ancrage d’aiguilles
éventuelles
4. Ancrages ou déviations en tête de pylône
5. Fûts de pylône
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Les grandes familles de câbles et d’ancrages
Type Désignation Composition Ancrage Type d’ouvrage
MTP Multi-torons
parallèles
Torons T15,2 ou T15,7 gainés
avec produit de remplissage
souple individuellement et/ou
collectivement
Clavettes coincées dans la
tête d’ancrage ou manchons
sertis appuyés sur la tête
d’ancrage
Ponts haubanés.
Procédé proche
des procédés de
précontrainte
externes au
béton.
MFP Multi-fils
parallèles
Fils ronds boutonnés avec
gainage collectif
Boutons appuyés +
coincement éventuel par
remplissage résine
Ponts haubanés
et ponts
suspendus
TMC Toron multi-
couches
Fils avec câblage à torsion
alternative. Protection par
complexe multi-couche ou
gainage collectif et/ou
individuel
Frisure + coincement conique
avec remplissage au zinc ou
à la résine
Ponts
suspendus et
ponts haubanés
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Les grandes familles de câbles et d’ancrages
MTP
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Les grandes familles de câbles et d’ancrages
TMC
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Les grandes familles de câbles et d’ancrages :
MFP
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Les grandes catégories d’investigations
• Inspections visuelles : relevé de désordres, estimation et
compréhension des mécanismes d’endommagement
• Evaluation de la qualité et la capacité résiduelle des
matériaux et des assemblages, recherche
d’endommagements
• Contrôle de la qualité des protections contre les
agressions environnementales (gaines, complexes anti-
corrosion,…)
• Mesures de géométrie, déplacements, vibrations
• Mesure des efforts
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Investigations sur les câbles
• Investigations visuelles et/ou endoscopique sur les points
pathologiques avec recherche de :
• rupture de fils
• rupture du film de peinture, état global
• signes de glissement aux points d’ancrage, attaches de suspentes,
colliers de déviation, colliers d’épanouissement
• gonfles
• écoulement d’eau
• endommagement de la gaine externe (déchirure, raccord,…)
Ces investigations peuvent aussi nécessiter de décaper la protection anti-
corrosion ou démonter des éléments fixés sur le câble : colliers, amortisseurs,
aiguilles…
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Investigations sur les câbles
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Investigations sur les câbles
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Investigations sur les câbles
• Evaluation de l’oxydation interne par bobine électro-magnétique (B5-4)
• Câbles TMC
• Mesure d’inductance
• Mesure de référence nécessaire
• Indicateur de suivi
• Partie courante uniquement
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Investigations sur les câbles
• Recherche de défauts internes par bobines magnétiques (B5-5)
• Câbles TMC, MTP (selon gainage)
• Mesure de champs de fuite
• Zone de corrosion et fils rompus
• Mesure qualitative et quantitative
• Manutention difficile
• Partie courante uniquement
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Investigations sur les câbles
• Recherche de défauts de section par gammagraphie (B5-1)
• Possibilités de mise en œuvre à
évaluer au cas par cas
• Selon configuration et
dimensionnement de l’ouvrage
applicable sur partie courante,
ancrages, déviation…
• Mise en œuvre très contraignante
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Investigations sur la protection des câbles
• Recherche de vide dans les gaines haubanées injectées à la
cire pétrolière par thermographie IR
• Détection des anomalies d’injection de câbles au coulis de
ciment par sonde capacitive (B5-2)
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Investigations sur la protection des câbles
• Contrôle de la qualité et la durabilité des gaines PEHD par prélèvement
et caractérisation physico-chimique
• Pour les investigations sur les gaines possibilités de perçage pour
insertion d’endoscope ou d’ouverture de fenêtre pour inspection visuelle
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Investigations sur les ancrages des câbles
• Les ancrages et leurs voisinage sont des zones
particulièrement pathologiques et essentielles : des cas
de rupture sur ces zones sont régulièrement recensés
• Ponts suspendus anciens : analyse en fragilité par
prélèvement et analyse des tirants d’ancrage des
câbles (méthodologie du RST « Sully-sur-Loire »)
• Pas de méthode opérationnelle éprouvée pour les
culots de câbles TMC
• Gammagraphie ?
• Emission acoustique ? (Ifsttar)
• Nécessité de contrôler étroitement le dimensionnement et
la mise en œuvre
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Investigations sur les ancrages des câbles
• Pour les câbles MTP possibilité de recherche de rupture de fils et de
corrosion sur fils de torons individuels par auscultation US
• Nécessité de démontage des capots et réinjection
• Longueur d’auscultation limitée à la zone voisine de la plaque d’ancrage
• Auscultation fil par fil
• Méthode qualitative
Crédits photographiques : Advitam / Sixense
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Méthodes de mesure d’effort
• Evaluation des efforts pour contrôler le bon
fonctionnement/réglage de la structure
• Utilisation dans le cadre d’un recalcul de
l’ouvrage pour apprécier son niveau de sécurité
• Variation d’effort quantifiable par installation de
jauges de déformation
• Mesure d’effort dans les barres de serrage
(colliers,…) par mesure de temps de parcours
d’onde
• Mesure à « l’arbalète » (C4-3)
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Méthodes de mesure d’effort
• Mesure par méthode effort/déformation (C4-1)
• Vérinage de l’ancrage/tige avec mesure de pression (effort) et mesure du
déplacement de l’ancrage au comparateur (déformation)
• Détection du décollement au comparateur pour déterminer l’effort présent
• Importance des frottements et des alignements des matériels de transfert de
charge
• Procédure par paliers pour stabilisation du système de transfert et
hydraulique
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Méthodes de mesure d’effort
• Mesure par méthode effort/déformation
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Méthodes de mesure d’effort
• Mesure par méthode vibratoire (LPC35 / C4-2)
• Mesure des premières fréquences propres (2 à 3
capteurs 2-axes)
• Utilisation d’un modèle de corde ou de poutre adapté
pour déterminer l’effort
• Connaître précisément les longueurs libres et masses
linéiques des câbles
• Faisabilité à tester pour les cas complexes
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Méthodes d’investigation par suivi géométrique
et instrumenté
• Méthodes de topométrie (ITSEOA 2ème partie Fascicule 4)
• Capteurs GNSS (capteur de déplacement type « GPS »)
• Capteurs de déplacements, inclinomètre, accéléromètre,
interféromètre,…
• Evaluer un problème de réglage de l’ouvrage
• Comprendre un fonctionnement pathologique
• Revenir à un calcul d’effort à partir d’une géométrie de suspension
• Attention à l’influence importante des effets de trafic et de
température
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Méthodes d’investigation par suivi géométrique
et instrumenté
• Au delà de l’investigation ces méthodes peuvent aussi permettre de
réalisation un suivi en temps réel des ouvrages
• Possibilités d’utilisation dans le cadre de la mise sous haute surveillance
d’un ouvrage (système de surveillance acoustique pour la détection et
localisation de rupture de fils/câbles B5-3)
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Investigations et études
Afin de pouvoir interpréter les résultats d’investigations il est nécessaire
de coupler les investigations avec :
• une bonne connaissance de l’historique de l’ouvrage (procédés et
phasage de construction, travaux, évolutions,…)
• des éléments de calcul sur les efforts théoriques, le dimensionnement
de l’ouvrage et les coefficients de sécurité utilisés, notamment pour les
suspensions
• En terme d’endommagement la capacité résiduelle d’un câble
diminue plus rapidement que sa section résiduelle évaluée par les
méthodes d’investigation actuelles (part d’endommagement
indétectable)
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Synthèse
• Un large éventail de méthodes disponibles pour les investigations
• Nombreuses méthodes très spécifiques aux ouvrages à câbles
nécessitant des compétences spécialisées
• Des difficultés pour le contrôle des points sensibles et la définition des
capacités résiduelles
• Poursuivre les développements de matériel pour le contrôle des points
sensibles et travailler sur la conception des ouvrages
• Coupler les investigations avec des études, chaque ouvrage ayant ses
spécificités
• Possibilité de suivi avec les méthodes d’instrumentation actuelles
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Quelques éléments de bibliographie
• Les ponts suspendus en France, LCPC-Setra
• Haubans, Recommandations de la CIP, METL
• Conception des ponts à haubans, Cerema
• Guides techniques pour la surveillance et l’entretien des
ouvrages d’art 2ème partie (ITSEOA)
• Fascicule 34-1 Ponts suspendus
• Fascicule 34-2 Ponts à Haubans
• Bulletin ouvrages d’art n°60, Câbles et suspensions des ponts
• Les Haubans, P.Losset
• Cahiers interactifs Ifsttar-Cerema, Auscultation des Ouvrages
d’Art http://www.ifsttar.fr/collections/CahiersInteractifs/CII1/index.html
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Colloque Le Pont
3 octobre 2018, Labège
Merci de votre attention
Bastien VAURIGAUDCerema Sud-OuestPôle de Référence Ouvrages à Câ[email protected]