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Sep 26, 2023

Techniques de surveillance temporaire de la force des câbles pendant la construction d'un pont

Scientific Reports volume 12, Numéro d'article : 7689 (2022) Citer cet article 1749 Accès à 3 citations Détails des métriques Cet article traite de l'analyse comparative de la surveillance actuelle de la force des câbles

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 7689 (2022) Citer cet article

1749 Accès

3 citations

Détails des métriques

Cet article traite de l'analyse comparative des techniques actuelles de surveillance de la force des câbles. De plus, l'expérience de trois techniques de surveillance des contraintes des câbles pendant la phase de construction est incluse : (a) l'installation de cellules de pesée sur les ancrages actifs des câbles, (b) l'installation de jauges de contrainte unidirectionnelles, et (c) l'évaluation des contraintes dans les câbles en appliquant la technique de la corde vibrante grâce à l'installation d'accéléromètres. Les principaux avantages et inconvénients de chaque technique analysée sont mis en évidence dans le contexte du processus de construction du viaduc du Tajo, l'un des viaducs les plus singuliers récemment construits en Espagne.

L'une des solutions proposées par les ingénieurs civils pour surmonter de grandes portées consiste à utiliser des ponts à haubans ou suspendus. La composante critique de ces structures réside dans la vulnérabilité des câbles aux problèmes ou dommages associés à la fatigue et/ou à la corrosion1 causés par des charges dynamiques telles que les charges de trafic cycliques, les charges de vent et d'autres charges opérationnelles ainsi que les effets environnementaux2. Les systèmes de surveillance de l’état des structures (SHMS) sont un outil très utile pour l’entretien des structures. L'une des principales phases de la conception SHMS consiste à identifier les paramètres qui définissent le comportement des structures3,4. Les câbles de suspension provisoires pour la phase constructive présentent les mêmes problèmes et c'est à cette phase que l'article revient plus en détail.

Le paramètre le plus important pour l’évaluation des contraintes et des dommages causés par la fatigue et la corrosion des câbles en service est l’historique de la contrainte axiale au fil du temps de ces éléments structurels. Ce paramètre a été reconnu comme un indicateur utile de l'endommagement par état de sécurité des haubans mais aussi des câbles de suspension dans les ponts5, et le suivi en temps réel de cet indicateur est devenu essentiel pour l'évaluation d'éventuels dommages par fatigue dans ces éléments structurels. Pour cette raison, la surveillance et l'évaluation des performances structurelles sont devenues une pratique courante pour garantir la sécurité et la durabilité des structures haubanées ou suspendues6,7,8,9.

Plusieurs types de contrôles non destructifs sont utilisés pour diagnostiquer l'état de sécurité des haubans dans les ponts9, tels que les tests par ultrasons, la technique de détection des fuites de flux magnétique10 ou les rayons X. Bien qu’efficaces, ces techniques sont plus adaptées à l’évaluation des séjours hors service.

D'une part, divers dispositifs ont été développés pour la mesure directe de la déformation dans les câbles de pont, tels que des cellules de pesée9,10,11,12,13,14,15, des capteurs à réseau de Bragg à fibre optique16 ou des capteurs de contrainte élastomagnétique17,18.

Ces capteurs sont capables, grâce à leurs technologies spécifiques, de déterminer avec précision les contraintes subies par le câble et, lorsqu'ils sont connectés à un système de surveillance structurelle (SMS), il est également possible de créer un enregistrement historique à long terme des contraintes du câble. afin d'accéder à ces données en temps réel depuis n'importe quel endroit distant.

D’autre part, la méthodologie indirecte la plus courante pour l’évaluation rapide des contraintes des câbles de pont est la technique de la corde vibrante. Cette méthode est basée sur la relation entre la contrainte du câble et sa fréquence de vibration, qui peut être correctement identifiée à partir de l'enregistrement des accélérations lors de la vibration libre des câbles de suspension19,20,21,22,23,24. L'application de cette méthode nécessite l'utilisation de techniques de décomposition spectrale permettant de déterminer en temps réel les contraintes dans les câbles de suspension des ponts en identifiant les fréquences de vibration lors d'un régime de vibration libre25,26,27,28,29,30, 31.

Il existe de nombreux types de capteurs pour chacune des techniques de mesure32,33,34,35.

Les capteurs électroniques transforment la mesure (paramètre à mesurer) en un changement de tension, de courant, de résistance, de capacité ou d'inductance. Les capteurs électriques existent en de nombreuses variétés et sont souvent très simples à interfacer avec n'importe quel système d'enregistrement de données. Les exemples incluent les capteurs de déplacement à potentiomètre, les jauges de contrainte résistives, les cellules de pesée, les inclinomètres MEMS36 et les capteurs piézoélectriques. Les capteurs électriques sont souvent relativement peu coûteux mais peuvent être sujets à dérive et être affectés ou endommagés par des perturbations électromagnétiques telles que les lignes électriques.