Seismic fragility and risk assessment of bridge infrastructure by considering approach-fill settlement and region-specific seismicity in western Canada

Malgré des décennies de développement, l’évaluation de la fragilité et du risque sismiques des ponts routiers dans des régions actives comme l’Amérique du Nord continue de faire face à plusieurs défis. Les modèles existants se concentrent principalement sur les composants structurels, négligeant les vulnérabilités géotechniques comme le tassement du remblai d’approche, souvent responsable de pertes de service et d’interventions coûteuses après séisme. En parallèle, l’ouest du Canada présente une sismicité complexe — séismes crustaux, sous-crustaux et mégathrust —, nécessitant une évaluation spécifique de la fragilité et du risque sismique des ponts.Cette thèse développe des modèles de fragilité autonomes pour le tassement du remblai d’approche en Californie, tenant compte des propriétés du remblai, de la géométrie du talus et des conceptions d’approche. Ces modèles complètent ceux axés sur les structures, comblant ainsi une lacune critique dans l’évaluation régionale du risque et l’optimisation des priorités de renforcement.Pour l’ouest canadien, la thèse établit des modèles unifiés d’états limites de capacité sismique pour les piles en béton armé, corrigeant les incohérences relevées dans la littérature. Le cadre de l’ingénierie sismique basée sur la performance est élargi pour évaluer le risque face aux trois types de séismes, avec une attention particulière aux effets de durée des mouvements du sol, à travers des mesures d’intensité adaptées, la validation de modèles numériques cumulant les dommages, et l’utilisation de paramètres de demande sensibles à la durée. La recherche analyse aussi les impacts de l’évolution des modèles d’aléa sismique sur le risque des ponts. Enfin, elle propose une approche innovante d’évaluation du risque dépendant du temps associée aux séquences principal–réplique des séismes de subduction de Cascadia, en utilisant le modèle ETAS pour simuler l’évolution temporelle des répliques et développer des modèles jour par jour.Dans l’ensemble, cette thèse apporte des avancées méthodologiques majeures pour l’évaluation multifactorielle du risque sismique des ponts routiers. L’intégration des vulnérabilités géotechniques aux modèles de fragilité structurelle favorise une compréhension plus complète du comportement des ponts sous séisme. Les modèles de capacité unifiés offrent une base cohérente pour les analyses probabilistes demande-capacité, tandis que la prise en compte explicite de la durée des séismes et des risques évolutifs améliore l’évaluation de la sécurité et la planification des renforcements. L’approche novatrice pour les séquences principal–réplique permet de mieux intégrer les risques en cascade. Ces résultats soutiennent une prise de décision plus éclairée pour la résilience des infrastructures dans des contextes sismiques complexes tels que l’ouest du Canada et la Californie

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