Méthode de prédiction et analyse par éléments finis des collisions de véhicules avec les superstructures de ponts

Les ponts sont soumis à des phénomènes extrêmes tels que les séismes, les vents violents, \nles incendies, les explosions et les charges d’impacts. Parmi ces sollicitations, les \ncollisions de véhicules avec les ponts constituent une menace importante à l’intégrité \nstructurale des ponts, mettent en danger les usagers et causent d’importantes pertes \néconomiques notamment par la fermeture de routes et les réparations structurales. \nCe travail doctoral propose et met en oeuvre une méthode pour étudier ces événements \nau Québec. Des données significatives ont été récoltées et combinées pour obtenir une \nbase de données globale des collisions véhicules-ponts qui se sont produites dans la province \nquébécoise entre 2000 et 2016. La base de données obtenue a permis de conduire \nune analyse statistique mettant en lumière les caractéristiques des collisions véhiculesponts, \ntels que le type de véhicule impliqué, les dimensions de l’ouvrage heurté, la vitesse \nlimite, la configuration de la route, l’état de la surface de la chaussée et les conditions \nd’éclairage. L’ensemble des événements de la base de données ont été géo-référencés \nau sein d’une carte évolutive qui permet de visualiser efficacement la distribution et \nl’évolution des collisions véhicules-ponts au sein d’une région du Québec. Un modèle de \nrégression pour prédire ces événements a été développé à partir d’une méthode de validation \ncroisée à plusieurs couches. Le modèle obtenu peut être mis à jour régulièrement \npour inclure les nouvelles collisions véhicules-ponts compilées dans la base de données, \net ainsi identifier les ouvrages les plus sujets aux collisions de véhicules, ou prioriser la \nmise en place d’actions de réduction des risques. \nLa modélisation aux éléments finis des charges d’impacts peut permettre d’améliorer la \ncompréhension des effets des charges d’impacts sur les tabliers de ponts. Une approche \npratique basée sur la méthode des éléments finis est proposée pour étudier les paramètres \nclés influençant la réponse dynamique d’un tablier de ponts soumis à l’impact d’un engin \nde chantier transporté par un camion-plateau. Deux types d’impacts sont considérés : \nle choc dur, pour lequel l’énergie est principalement dissipée par le véhicule impactant, \net le choc mou, pour lequel l’énergie générée par l’impact est dissipée par le tablier de \nl’ouvrage. Les modèles obtenus sont utilisés pour conduire une analyse paramétrique \nsur l’ensemble véhicule-pont avec les propriétés suivantes : rigidité latérale et masse \ndu tablier de pont, ainsi que masse et vitesse du véhicule impactant pour le choc \nmou ; masse, vitesse et rigidité du véhicule pour le choc dur. Les analyses montrent \nl’importance considérable de la souplesse des surfaces de contact dans les résultats du \nchoc des véhicules avec les superstructures de ponts. Les tendances caractérisant les \ncollisions entre un véhicule lourd et un tablier de pont sont étudiés du point de vue \ndes forces de contact et de leurs durées, de la réponse structurale de la structure, et du \nbilan énergétique. Les résultats obtenus sont comparés aux prédictions analytiques et \naux valeurs de forces statiques équivalentes proposées par l’Eurocode.

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