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Tabliers de pont en FRP : un matériau révolutionnaire dans la construction de ponts
2023-12-08 17:29:17
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L’utilisation de tabliers de pont en polymère renforcé de fibres (FRP) transforme le paysage de la construction de ponts.
Les ponts traditionnels constitués de structures en béton armé et en acier sont depuis longtemps en proie à la rouille et à la dégradation du béton, ce qui non seulement raccourcit la durée de vie des ponts, mais entraîne également potentiellement de graves risques pour la sécurité. Ce problème est particulièrement aigu dans les zones côtières à forte concentration d’ions chlorure, où la corrosion des ponts constitue un problème important. Ainsi, améliorer la durabilité des tabliers de pont est devenu un défi majeur en ingénierie des ponts.
Le FRP est considéré comme un matériau idéal pour améliorer la durabilité des ponts en raison de son excellente résistance à la corrosion. Les systèmes de ponts en FRP sont généralement de deux types : les structures entièrement en FRP et les tabliers composites en FRP-béton, avec une variété de formes de coupe transversale. Par rapport aux tabliers traditionnels en béton armé, les tabliers en FRP offrent de nombreux avantages : ils sont préfabriqués en usine, légers et rapides à installer ; ils résistent efficacement à la corrosion causée par le sel de glace, l'eau de mer et les ions chlorure, réduisant ainsi les coûts de maintenance ; leur légèreté réduit la charge sur les structures porteuses ; en tant que matériau élastique, ils peuvent revenir à leur état d'origine sous des surcharges occasionnelles ; et ils possèdent de bonnes performances en fatigue. Dans les applications pratiques, les systèmes de tabliers FRP ne sont pas seulement utilisés dans la construction de nouveaux ponts, mais conviennent également à la rénovation d'anciens ponts, remplaçant ainsi les tabliers en béton traditionnels. Cela réduit non seulement le poids du tablier, mais améliore également la capacité portante et la résistance à la corrosion du pont.
Les caractéristiques portantes des tabliers de pont en FRP comprennent principalement les moments de flexion, les forces de cisaillement et la pression localisée. Un tablier entièrement en FRP se compose généralement de peaux FRP supérieure et inférieure et d'une âme, la peau supérieure supportant la compression, la peau inférieure supportant la tension et l'âme résistant principalement aux forces de cisaillement tout en reliant les peaux supérieure et inférieure. Dans les terrasses composites FRP-béton/bois, le béton ou le bois est placé dans la zone de compression, tandis que le FRP supporte principalement la tension. Les forces de cisaillement entre eux sont transférées via des connecteurs de cisaillement ou des méthodes adhésives. Sous des charges localisées, les tabliers en FRP subissent également des forces de flexion, de poinçonnage ou d'écrasement ; les charges asymétriques génèrent également une torsion sur la section. Le FRP étant un matériau anisotrope et non homogène, ses paramètres de performances mécaniques doivent être déterminés lors de la conception du stratifié, ce qui rend la conception des terrasses en FRP relativement complexe, nécessitant une collaboration étroite entre les concepteurs et les fournisseurs professionnels de FRP.
Il existe plusieurs types de tabliers de pont en FRP, qui peuvent être classés en cinq types principaux : le type A correspond aux panneaux sandwich en FRP ; Le type B est constitué de dalles creuses assemblées de profilés FRP ; Le type C est constitué de feuilles de façade en FRP avec des panneaux creux à âme profilée ; Le type D est constitué de panneaux composites FRP-béton/bois ; et le type E est constitué de superstructures entièrement en FRP. Ces types de systèmes de ponts FRP ont été appliqués dans plusieurs projets d'ingénierie.
Les avantages des systèmes de ponts FRP comprennent leur légèreté, leur forte résistance à la corrosion, leur installation rapide, leur résistance structurelle élevée et leurs faibles coûts de maintenance globaux. En particulier en termes de poids, les tabliers de pont en FRP sont 10 à 20 % plus légers que les tabliers en béton armé traditionnels, ce qui signifie qu'ils peuvent améliorer la capacité portante et la durée de vie des ponts. De plus, en raison de la résistance à la corrosion du FRP, les terrasses résistent exceptionnellement bien aux problèmes de glace, de neige ou d'eau salée utilisés pour le dégivrage dans les régions froides, avec une durée de vie prévue de 75 à 100 ans. De plus, en raison de la haute résistance des matériaux FRP, leurs exigences de conception sont souvent plus strictes que celles des matériaux traditionnels, mais les données d'essai réelles montrent que les performances des tabliers de pont FRP dépassent de loin les exigences spécifiques, garantissant ainsi un facteur de sécurité élevé.
Cependant, les tabliers de pont en FRP présentent certains inconvénients, tels que le coût élevé des matières premières et le fait que chaque pont nécessite une conception individuelle. La technologie FRP étant relativement nouvelle, cela signifie que des coûts de conception supplémentaires sont nécessaires. De plus, en raison des différences structurelles significatives entre les tabliers de pont en FRP pour chaque pont, les fabricants doivent créer des moules individuels ou développer des processus de fabrication pour chaque projet, ce qui entraîne une diminution des volumes de production. Malgré ces défis, l’application des tabliers de pont en FRP dans l’ingénierie des ponts présente encore de larges perspectives de développement.