10 avancées dans la conception des ponts que vous ne saviez pas

Ponts fous

Les ingénieurs qui conçoivent des ponts étudient les défaillances des ponts afin d’approfondir leurs connaissances sur la construction de futurs ponts. Bien que des ponts soient construits depuis des siècles, chaque nouvelle conception et technologie de pont a été élaborée à partir des enseignements tirés au cours de son histoire. Il était une fois des ponts en bois. Finalement, le fer a remplacé le bois, puis l'acier a remplacé le fer. Les structures en béton étaient considérées comme étant à la pointe de la technologie au cours des dernières générations, mais le béton de fissuration a été remplacé par des mélanges d'agrégats et de nouveaux composés. Une conception aérodynamique médiocre et de curieux problèmes, tels que la torsion et la résonance, ont pris place dans la série de choses susceptibles de provoquer la défaillance des ponts, telles que les conditions météorologiques destructrices.

Mais les ingénieurs en ponts continuent de résoudre les problèmes en concevant de nouvelles solutions. Les composants structurels de base de la construction d'un pont; les arcs, les poutres, les fermes et les suspensions sont utilisés dans des variations complexes et en constante amélioration. Ces technologies traditionnelles évoluent à mesure que scientifiques et ingénieurs développent de nouveaux matériaux, de nouvelles techniques de construction et de nouveaux systèmes pour évaluer tous les processus liés à la construction de ponts. Parmi les avancées les plus récentes, on peut citer la technologie mise en œuvre depuis un certain temps, et d’autres viennent d’être introduites dans la perspective d’un développement futur. Tous ces éléments sont le résultat de la volonté d'atteindre des endroits et de surmonter des obstacles en utilisant des structures conçues pour réaliser ce qui n'était pas possible auparavant.

Voici 10 nouvelles avancées dans la conception des ponts.

1. Véhicules aériens sans pilote (UAVS)

Les UAV sont capables de collecter des images et des données sur un site de construction de pont. Les informations fournies aux clients sont concises et opportunes, ce qui apporte de nouveaux aspects à la gestion et au suivi du projet. Les UAV peuvent effectuer des inspections de site en collectant des photographies, des vidéos, des levés topographiques et des cartes, et en planifiant des itinéraires et des infrastructures. Ces drones peuvent faire gagner du temps et fournir des données précises sur les sites de construction de ponts pour le compte de clients.

2. Ponts thermoplastiques

Ces ponts sont composés à 100% de plastiques recyclés et industriels post-consommation. Les scientifiques de l'Université Rutgers ont collaboré avec Axion International, Inc. pour fabriquer le matériau thermoplastique. Il a d'abord été utilisé dans les traverses de chemin de fer. Mais, en 2009, Fort Bragg, en Caroline du Nord, accueillit les premiers ponts au monde en thermoplastique. Les composants structurels, y compris les pilotis, les poutres, les garde-corps, les chapeaux de piles et les platelages étaient en thermoplastique. Les structures étaient capables de supporter un réservoir pesant 71 tonnes.

3. Éléments et systèmes de pont préfabriqués (PBES)

Les PBES sont des composants de ponts qui sont construits près du site du pont ou hors site. Ces composants sont transportés sur le chantier, loin du trafic sur le pont, et peuvent être installés très rapidement. Ceci est un énorme changement par rapport aux méthodes traditionnelles utilisant du béton, qui doivent être renforcées, coulées et laissées le temps de guérir. Les composants PBES sont plus solides et résistent mieux aux éléments naturels que les matériaux traditionnels.

4. Conception, rénovation et performance sismiques

Au cours des dernières décennies, des scientifiques du monde entier ont travaillé à la mise au point de systèmes d’évaluation des risques potentiels et des dommages aux ponts liés à l’activité sismique. Dans le passé, les évaluations linéaires étaient courantes. Mais maintenant, des études de cas sont en cours en utilisant de nouvelles techniques d'analyse non linéaire. Les ponts sont sujets à des comportements non linéaires lorsque des événements sismiques graves se produisent. Ils ont été vus et enregistrés en torsion et en flexion lors des pires événements, entraînant des dégâts coûteux et dangereux à réparer. Les scientifiques explorent actuellement une analyse chronologique pour fournir des informations sur les meilleurs moyens de rénover des ponts plus anciens et d’améliorer leurs performances dans des conditions sismiques sévères.

Le Golden Gate Bridge, à San Francisco, est un exemple célèbre de réaménagement sismique. L’objectif de son projet de phase IIIB de modernisation parasismique était d’aligner le pont sur les normes de sécurité en vigueur pour les événements sismiques et de s’assurer qu’il conserverait sa fonctionnalité après un tremblement de terre d’une puissance maximale crédible. Le MCE est analysé avec plusieurs déplacements de mouvement du sol sur support et des historiques temporels dans trois directions. Caltrans a des critères de conception spécifiques pour la construction en tenant compte des événements sismiques, et les portées du pont suspendu et des tours principales du Golden Gate Bridge étaient en cours d'évaluation stratégique.

5. Techniques de construction accélérée des ponts

La construction accélérée de ponts ou ABC comprend une planification, une conception et une utilisation innovantes de méthodes et de matériaux permettant de réduire le temps de construction sur site. Cette approche peut être utilisée pour les ponts neufs ou de remplacement et pour la réhabilitation des ponts. La Federal Highway Administration du ministère des Transports des États-Unis fournit des ressources en ligne qui incluent un processus de hiérarchie analytique pour aider les spécialistes du transport à déterminer si les méthodes traditionnelles ou ABC sont les plus efficaces pour un projet de construction de pont spécifique.

Les projets ABC utilisent de nouvelles solutions géotechniques et structurelles. L'un d'entre eux est le système de pont intégré (IBS) intégré au sol renforcé par géosynthétique (GRS). La technologie GRS-IBS alterne des feuilles de tissu de renfort en géotextile et des couches de matériau de remplissage compacté pour le support de pont. Il permet une transition sans heurts entre les ponts et réduit les coûts et le temps de construction.

6. Nouvelle technologie de pont flottant

L'État de Washington possède les quatre plus longs ponts flottants de la planète. Il n’était pas possible de construire des ponts conventionnels sur l’eau. L’État a donc construit des ponts flottants sur des pontons. Mais le plus long, le célèbre pont de la route 520, a été construit en 1963 et devait donc être rénové en 2011. Le Département d'État des transports a mis au point une nouvelle méthode de coulée en béton et béton spécialisée pour créer les 77 nouveaux pontons dont le pont avait besoin pour s'étendre sur six voies et le rallonger encore plus. Les pontons étanches sont connectés bout à bout et la chaussée est fixée au-dessus d’eux. Des ancrages en béton armé fixés à des câbles d'acier épais aident à maintenir les pontons, ce qui crée un système permettant d'éliminer le balancement de la chaussée. Le mélange de béton est nouveau car il contient de la microsilicie et des cendres volantes pour lutter contre l’eau salée, qui a tendance à corroder les matériaux qui y sont submergés. Une autre technologie consistait à installer des tuyaux dans la dalle de quille au fond du ponton, en les chauffant à la même température que les murs lors du coulage. Cela a permis aux deux composants de se refroidir et de se contracter ensemble, éliminant ainsi les fissures.

7. Ponts en composite

Dans le passé, le moyen le plus courant de poser des tabliers de pont était d'utiliser de l'asphalte. C’est un matériau relativement peu coûteux et facile à appliquer pour créer des revêtements routiers. Mais l’asphalte ne dure pas longtemps et, lorsqu’il est utilisé dans des zones de mauvais temps, il peut se détériorer avec le temps. D'autres méthodes traditionnelles utilisent de la pâte à béton, qui se contracte en fonction du rapport eau / ciment du mélange. De nouvelles technologies ont vu le jour pour créer des tabliers de pont utilisant des matériaux composites, des matériaux recyclés et de nombreuses couches. construire la force et la durabilité dans la surface du pont. Une méthode utilise un noyau vertical en fibre de verre infusé avec de la résine, puis fini pour rendre la surface antidérapante et plus propre dans l'environnement. Un autre comprend un nouveau type de béton de pont qui ne craque pas, ce qui est un problème courant avec les tabliers de pont. Les ponts ont commencé à être construits en utilisant du quartz et d'autres matériaux d'agrégats pour déplacer la teneur en eau, ce qui a réduit la quantité d'eau perdue et donc le retrait. Le produit le plus récent comprend la microfibre de polyoléfine, qui est prévue pour une utilisation future dans toute la Californie.

8. Rails de pont esthétique

Le ministère des Transports de Californie, Caltrans, dispose d’un guide de référence pour les projets de transport le long de ses côtes. Le guide indique les types de rails de pont approuvés pour les ponts construits en Californie. Le guide note que la California Coastal Commission préfère les rails de pont transparents qui préservent les vues panoramiques du littoral et sont esthétiques. Depuis 1993, ils doivent être soumis à des tests de choc et évalués conformément à des directives spécifiques.

Dans le comté de Mendocino, le dernier pont en bois est une icône de la construction, considérée par beaucoup comme un symbole historique du savoir-faire artisanal qui a présidé à la construction du pont de la rivière Albion sur la route 1. Il date de l’ère du bois dans l’état, le préserver. Caltrans cherche à le remplacer en utilisant un pont moderne au design esthétique. Parmi les nouvelles façons de créer des rails de pont, citons les éléments de rail préfabriqués qui sont reliés mécaniquement et ne nécessitent pas de soudage, les rails en aluminium et ceux en composite, recyclés.

9. Imagerie acoustique pour l'inspection des sous-structures de ponts

Les sous-structures de pont sont les composants qui sont sous l'eau. Auparavant, les plongeurs formés comptaient sur des inspections visuelles pour déterminer la santé de ces composants. Les véhicules robotiques constituaient une amélioration. Mais l’imagerie acoustique fournit une évaluation supérieure, aidant les équipes de plongée à identifier les anomalies d’infrastructures et tous les dommages nécessitant une analyse plus approfondie. Les nouveaux systèmes d'imagerie offrent des inspections efficaces même lorsque les surfaces structurelles sont complexes, que l'eau est peu visible ou que le courant est intense. Les données collectées peuvent être analysées et interprétées, assurant ainsi la sécurité des plongeurs.

Cette technologie a été utilisée par plusieurs entreprises de plongée après le passage de l’ouragan Katrina du port de la Nouvelle-Orléans dans un chaos d’eau trouble, pleine de dangers. La technologie du sonar à balayage a rassemblé des images pour analyser les structures de support du pont afin de permettre à la US Corp. Engineers of Engineers de faire face aux dangers potentiels du transport.

10. Remplacement du pont holistique

Le projet de pont New NY est actuellement en construction dans la vallée de l'Hudson. Il remplace le pont Tappan Zee existant, avec des fonctionnalités spéciales pour permettre aux nouvelles idées sur la façon dont les gens se déplacent efficacement d’un endroit à l’autre. Une fois terminé en 2018, ce sera l’une des structures les plus larges au monde utilisant des structures à haubans.

Les tours placées sur la travée principale du pont sont chanfreinées, avec une orientation inclinée vers l'extérieur choisie par les résidents de Westchester et de Rockland. La hauteur de la tour est de 419 pieds. Le tablier du pont sera soutenu par des câbles droits reliant la tour au tablier. Cette structure de support à haubans est utilisée lorsque la travée du pont est longue.

Les aspects avant-gardistes du nouveau pont comprennent l'ajout de pistes cyclables et de sentiers pour piétons avec six aires de repos le long du pont. Les aires de repos prévues, appelées belvédères, ainsi que le sentier à usage partagé offriront des possibilités de loisirs et des formes de transport alternatives reliant chaque côté du pont.

La planification de l'avenir comprend également des voies réservées aux bus, des systèmes de surveillance du trafic, huit voies de circulation et quatre voies d'urgence. La construction accueillera des autobus de train de banlieue, de métro léger et de transport en commun rapide.
Le pont Tappan Zee existant a été ouvert en 1955. Il sert depuis lors de liaison essentielle sur la rivière Hudson, mais le trafic est actuellement beaucoup plus dense que prévu. Environ 138 000 véhicules traversent le pont chaque jour, mais le nombre d'accidents par mille est également deux fois supérieur à celui de l'ensemble du réseau routier de 574 milles dénommé Thruway. Le maintenir au cours des dernières années a coûté des millions de dollars et l’améliorer n’était pas possible.

La décision de construire un nouveau pont, en utilisant une conception de pointe, et une planification tenant compte de l'environnement, de l'avenir et de l'environnement, a créé une nouvelle icône pour l'État de New York.

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