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Comment inspecter certaines des structures de pont les plus anciennes, les plus hautes ou les plus complexes du monde ? Nous examinons cinq des ponts les plus emblématiques pour voir comment ils peuvent être protégés et inspectés avec différentes technologies.
Description de l'article
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Selon l'American Society of Civil Engineers, il y a plus de 617 000 ponts aux États-Unis, dont 42 % ont au moins 50 ans et 7,5 % sont considérés comme structurellement déficients, c'est-à-dire en "mauvais" état. Et ce, uniquement aux États-Unis !
À l'échelle mondiale, la situation varie, mais tous les pays ont une chose en commun : des infrastructures vieillissantes !
Découvrez cinq des ponts les plus emblématiques du monde et comment ils peuvent être protégés et inspectés à l'aide de différentes technologies...
Le Golden Gate Bridge, construit en 1937, est un magnifique pont suspendu qui relie San Francisco à l'océan Pacifique. Ce pont de 894 500 tonnes a été conçu et réalisé en seulement quatre ans et est considéré comme une merveille d'ingénierie en raison de la complexité de sa conception et de sa construction. Le pont en acier est suspendu par deux câbles primaires qui passent au-dessus du sommet des tours et sont fixés dans des ancrages en béton à chaque extrémité.
L'American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) recommande qu'un pont soit inspecté tous les deux ans. Comme le rapporte leSan Francisco Chronicle, en discutant du rapport d'inspection 2018 du pont du Golden Gate, des ingénieurs et des inspecteurs agréés "ont escaladé la longueur des tours et des fondations en béton du pont vieux de 81 ans, prenant des photos et griffonnant des notes sur papier au cours de l'inspection pendant trois semaines."
Heureusement, il existe aujourd'hui des moyens plus efficaces de mener des inspections visuelles. Au lieu d'utiliser un bloc-notes et du papier pour consigner les résultats, un logiciel intelligent comme INSPECT peut tout garder ensemble, en capturant les défauts avec l'assistance de l'IA, en les visualisant en RA et en stockant toutes les données d'inspection, les photos et les notes ensemble en toute sécurité en un seul endroit.
L'état de l'acier ou du béton du pont n'est pas toujours visible et nécessite une approche multitechnologique pour tester la santé structurelle à la fois au-dessus et au-dessous du niveau de la mer. Sous le niveau de la mer se trouvent les grandes fondations en béton du Golden Gate Bridge qui soutiennent les deux tours principales. L'inspection de ces fondations est réalisée à l'aide d'un équipement sonar spécialisé descendu en profondeur et d'inspections sous-marines effectuées par une équipe de plongeurs.
Au-dessus du niveau de la mer, le pont emblématique se compose de deux tours et d'un tablier en acier, de piliers en béton, d'ancrages et de blocs de béton massifs qui maintiennent les câbles porteurs en acier au carbone galvanisé. Les câbles en acier peuvent être inspectés à l'aide dedétecteurs de défauts métalliques spécialisés et de technologies d'essai de dureté. Les blocs de béton, les piliers et les ancrages peuvent être inspectés à l'aide d'un radar à pénétration de sol(GPR) à ondes continues et à fréquence échelonnée, d'unécho à impulsion ultrasonique et de latechnologie du rebond.
Alimentées par un logiciel intelligent, ces technologies non destructives peuvent fournir des données approfondies sur l'état, la santé et les défauts du Golden Gate Bridge en temps réel et donner des indicateurs de gravité pour les décisions de maintenance préventive.
Le Tower Bridge est l'un des ponts les plus célèbres du Royaume-Uni, construit en 1886. La construction a duré huit ans au total, avec plus de 11 000 tonnes d'acier utilisées pour les tours et la charpente de la passerelle, et plus de 70 000 tonnes de béton pour les deux piliers qui soutiennent la structure. La structure a ensuite été revêtue de granit de Cornouailles et de pierre de Portland pour protéger l'acier.
Au Royaume-Uni, les ponts doivent subir des inspections visuelles tous les deux ans et une inspection plus approfondie tous les six ans. Toute découverte inquiétante doit être suivie d'inspections plus approfondies faisant appel à des technologies spécialisées pour voir dans la pierre ou le béton et détecter la corrosion. Unrapport d'inspection datant de mars 2021 indique que la dernière inspection visuelle du Tower Bridge n'a révélé aucun problème prioritaire, mais que des travaux étaient nécessaires et qu'une rouille mineure était présente.
Lorsde réparations majeures en 1991 et 1992, une corrosion supplémentaire a été découverte, ce qui a conduit à laremise en place de la structure telle qu'elle avait été construite à l'origine, afin de restaurer la résistance du pont et de maintenir sa sécurité.
Ce qui est difficile à voir dans le rapport, c'est l'emplacement exact de la rouille et le calendrier de maintenance prédictive pour les zones marquées comme "signes précoces de détérioration" ou "défaut/dommage modéré", "une certaine perte de fonctionnalité peut être attendue".
Mais il ne s'agit pas forcément de conjectures. Avec un logiciel comme INSPECT, non seulement toutes les constatations peuvent être documentées en quelques clics, mais tout est également géolocalisé à la position exacte. Pour les structures qui nécessitent des inspections régulières comme le Tower Bridge, savoir exactement où se trouvent les défauts peut faire gagner des heures aux prochains inspecteurs ou à l'équipe de maintenance. De plus, INSPECT fournit une source unique de vérité, avec les données des inspections passées et actuelles stockées ensemble en toute sécurité. Cela permet d'éviter le problème courant de la perte de données des rapports papier ou d'avoir plusieurs rapports de différentes périodes, tous stockés dans des endroits différents. Cela peut inclure non seulement les données d'inspection visuelle, mais aussi les données d'inspections plus profondes avec diverses technologies.
Contrairement aux autres ponts de cette liste, le Tower Bridge est un pont à la fois basculant et suspendu qui s'ouvre pour laisser passer les navires environ 800 fois par an. Il s'agit également du plus grand pont-levis du monde. Cela signifie que les inspections du Tower Bridge, en particulier les inspections en profondeur, peuvent être un processus long et compliqué.
La base de chacune des tours primaires contient les systèmes hydrauliques et les contrepoids permettant d'ouvrir les bascules de 1200 tonnes qui constituent la chaussée du pont. En 2021, ces bascules ne se sont pas fermées après avoir laissé passer un navire, laissant des centaines d'automobilistes et de piétons bloqués à chaque extrémité en attendant la réparation. La haute fonctionnalité du Tower Bridge, combinée à son âge, exige une approche multitechnologique et approfondie des inspections pour obtenir une vue d'ensemble.
Par exemple, pour accéder à la corrosion active du béton, la cartographier et la surveiller, latechnologie avancéedes demi-cellules est une solution efficace. Pour tester la résistance et l'uniformité du béton, latechnologie du rebond, lavitesse d'impulsion des ultrasons et l'écho d'impulsion des ultrasons sont des méthodes portables et précises.
La durabilité du béton est également influencée par sa perméabilité à l'eau. Pour les structures telles que les ponts qui sont situés dans et au-dessus de l'eau, la vérification de la perméabilité peut être un indicateur de santé extrêmement précieux. Pour mesurer la perméabilité du béton du pont de la tour, on peut utiliser unrésistivimètre de surface qui donne une indication précise.
Pour la chaussée, unGPR souterrain peut être utilisé pour accéder au profil de la couche de la route et le cartographier. Les composants métalliques peuvent être inspectés à l'aide d'une technologie spécialisée de détection des défauts et de testeurs de dureté non destructifs.
Les données issues des inspections visuelles et multitechnologiques peuvent ensuite être utilisées pour créer un calendrier précis pour la maintenance prédictive.
Le viaduc de Millau, en France, est le plus haut viaduc du monde et l'un des plus récents de ce tour d'horizon. La construction du viaduc de Millau a commencé en 2001 et s'est achevée en un peu moins de quatre ans. Composé d'environ 127 000 mètres cubes de béton, de 19 000 tonnes d'acier pour renforcer le béton et de 5 000 tonnes d'acier précontraint pour les câbles et les haubans, les constructeurs de ce pont à haubans multiples ont affirmé que le pont devrait durer au moins 120 ans. Le pont de Millau comporte 7 piliers en béton pour soutenir l'autoroute à quatre voies avec des accotements en dur, maintenus en place par 154 câbles d'acier.
Le viaduc de Millau étant l'un des ponts les plus récents, il est également équipé de plusieurs dispositifs technologiques tels que des capteurs de mouvement, notamment des accéléromètres, des anémomètres, des extensomètres et des inclinomètres. En raison de sa grande hauteur, ces capteurs permettent de localiser les points d'usure potentiels qui pourraient réduire la durée de vie du pont. Les inspections visuelles du viaduc de Millau sont généralement effectuées par un drone.
Un autre aspect intéressant de ce pont est qu'il a fait l'objet d'unesurveillance structurelle détaillée dès le début, ce qui fournit des informations et des données précieuses que les ponts plus anciens n'ont pas. Depuis son ouverture, il a fait l'objet de plusieurs inspections périodiques détaillées, ainsi que d'inspections annuelles avec des équipements spécialisés, en plus des drones.
Toutefois, comme nous l'avons évoqué dans une récenteinterview de Marcel Poser, la collecte de grandes quantités de données n'est pas l'objectif final des inspections, en particulier lorsqu'une grande partie de ces données peuvent être considérées comme "mauvaises" ou inutilisables. L'objectif est de recueillir des données approfondies, informatives et exploitables, de préférence en temps réel.
Dans le cas du viaduc de Millau, les capteurs sont essentiels pour surveiller le pont, qui doit faire face à d'énormes défis sismiques, climatiques et géographiques. Ces données sont contrôlées en permanence dans la salle de contrôle des opérations. La combinaison de la surveillance structurelle et des inspections périodiques est un bon exemple de l'utilisation d'une approche multitechnologique de la maintenance préventive. Pour une structure de cette ampleur, une attention particulière est nécessaire pour organiser et gérer les grandes quantités de données recueillies par les différents capteurs et inspections.
Le viaduc de Millau ayant été surveillé tout au long de sa construction, les valeurs de référence ont pu être établies pour la surveillance et la maintenance futures. Cela montre la valeur et l'importance d'enregistrer toutes les informations et les défauts d'une structure dans un certificat de naissance numérique. En outre, le viaduc a également des dispositions spécifiques en place pour la maintenance préventive avec tous les côtés de la structure accessibles.
Le pont à haubans multiples est également équipé de capteurs et de dispositifs permettant notamment de mesurer la vitesse du vent, les températures moyennes de l'air et du tablier, l'humidité du tablier métallique et de détecter les phénomènes de glissement. D'autres technologies spécialisées peuvent être utilisées pour vérifier l'état de santé, la résistance et l'intégrité du béton ou de l'acier du pont.
Les données du drone, de la surveillance structurelle et des inspections sont toutes utilisées ensemble pour identifier avec précision les problèmes qui nécessitent des inspections plus approfondies. Par exemple, latechnologie de rebondissement peut être utilisée pour vérifier la résistance et l'uniformité du béton des piles dans les zones douteuses. Lesultrasons peuvent être utilisés pour détecter les vides, les alvéoles ou les défauts et l'une des principales stratégies d'inspection des ponts de ce type consiste à combiner l'écho d'impulsion ultrasonique et le GPR pour surveiller la santé des gaines de tendons.
Le Ponte Di Rialto est un pont à travée unique conçu par Antonio da Ponte, architecte vénitien d'origine suisse, et a été achevé en 1591 après trois ans de construction. Il s'agit du plus ancien pont sur le Grand Canal en Italie et il est devenu l'une des principales attractions de Venise. Le pont du Rialto est construit en pierre d'Istrie, avec deux rampes comportant une rangée de boutiques pittoresques menant au portique central.
Au fil des siècles, le pont Ponte Di Rialto a fait l'objet de nombreuses inspections et de travaux de restauration. À l'époque de sa construction, de nombreux architectes doutaient de la pérennité de la structure, mais grâce aux inspections, à une restauration minutieuse et à un renforcement supplémentaire, le pont est toujours aussi solide. La dernière restauration majeure a eu lieu en 2015, traitant tous les éléments structurels du pont pour la première fois en plus de 400 ans. Les 364 colonnes présentaient des fractures et ont été réinstallées dans du plomb fondu pour assurer leur longévité. L'enquête préliminaire a montré qu'aucune urgence ne nécessitait une attention particulière.
Grâce à un logiciel d'inspection intelligent, il est possible de déterminer si les constatations sur l'état de surface faites lors de l'enquête visuelle sont dans le vert (aucune action requise), dans le jaune (une maintenance préventive doit être planifiée) ou dans le rouge (une attention d'urgence est requise). Les éventuelles fissures peuvent être identifiées et segmentées grâce à l'intelligence artificielle et des rapports peuvent être générés sur place, constituant ainsi un historique numérique de cette célèbre structure.
Pendant la restauration, les ouvriers ont dû relayer les câbles de gaz, d'électricité et de téléphone qui alimentaient les 24 boutiques des rampes. Lorsque les lignes électriques et de services publics sont enfouies sous la pierre ou le béton, le radar à pénétration de sol (GPR) peut être utilisé pour les localiser avec précision avant tout forage ou réparation. En particulier, le GPR à ondes continues à fréquence étagée est le plus efficace pour obtenir à la fois la profondeur et la détection d'objets à haute résolution en temps réel pour ce type de pont.
Pour déterminer l'homogénéité et la résistance, détecter les défauts de subsurface ou mesurer l'épaisseur, l'écho à impulsion ultrasonore est utilisé comme une solution efficace, révélant des données précieuses et historiques dans des affichages de réalité augmentée ou de carte thermique.
Le pont Sheikh Zayed à Abu Dhabi (EAU) est décrit comme la structure de pont la plus complexe au monde. Conçu par la célèbre architecte Zaha Hadid pour le gouvernement d'Abou Dhabi, la construction du pont Sheikh Zayed a débuté en 2003 et s'est étalée sur sept ans. Au total, le pont mesure 842 mètres de long et comporte 11 sections de travées de pont, deux chaussées à quatre voies, une voie d'urgence et un passage pour piétons. Il compte trois arches principales (l'arche centrale atteint 63 mètres de haut) avec quatre piliers principaux, plus deux séries de supports. Le pont Sheikh Zayed (parfois appelé pont Hadid) est censé être une structure emblématique dont la durée de vie prévue est de 120 ans. Un soin particulier a été apporté à la construction du pont afin qu'il n'y ait aucune faiblesse dans le béton qui permettrait à la corrosion d'attaquer l'armature en acier.
Aux Émirats arabes unis et dans le monde entier, les inspections traditionnelles des ponts ont connu un grand changement au cours de la dernière décennie. Par exemple, jusqu'en 2009, l'autorité des routes et des transports de Dubaï (RTA) utilisait un système papier et stylo pour les inspections et la gestion des ponts ou des actifs. Cela faisait perdre un temps considérable aux ingénieurs chargés de l'inspection et rendait les décisions d'entretien plus difficiles.
Avec l'évolution de la technologie, les systèmes d'entretien des ponts aux Émirats arabes unis sont désormais essentiellement numériques, et le papier et le stylo ont été remplacés par l'iPad ou le mobile pour les inspections visuelles. Désormais, les données d'inspection peuvent être collectées et rapportées facilement depuis le lieu de l'inspection, sans qu'il soit nécessaire de retourner au bureau pour tout compiler et sans risque de perte de données. En outre, des logiciels intelligents comme INSPECT peuvent être utilisés pour créer un jumeau numérique en 3D du pont afin de le visualiser dans son intégralité avec les résultats des inspections et de la surveillance qui l'accompagnent.
De nombreux ponts modernes sont maintenant construits avec des capteurs intégrés et des moniteurs de corrosion incorporés qui, pour les grands actifs comme le pont Sheikh Zayed, peuvent aider à gagner du temps sur les inspections visuelles. Cependant, les inspections visuelles physiques sont également importantes, même pour les ponts modernes.
L'ingénieur d'inspection peut recueillir les données des moniteurs et utiliser ces informations pour faciliter l'inspection visuelle et identifier les problèmes éventuels. Il peut également capturer des images haute résolution qui sont géolocalisées sur la carte et stockées en toute sécurité avec le reste des enregistrements de l'actif pour une analyse post-inspection. Avec INSPECT, il est également possible d'attribuer au pont une note de gravité en fonction des résultats, de sorte que les décideurs aient accès aux bonnes informations au bon moment. Les technologies de pointe sont également utilisées en quelques clics pour les inspections visuelles utilisant la détection des défauts par l'IA pour identifier et segmenter les fissures sur le béton.
Pendant la construction, le pont Sheikh Zayed avait son propre programme informatique dédié pour prédire avec précision les changements de géométrie étape par étape et à long terme. Cependant, de nombreux éléments de ce pont unique peuvent encore nécessiter une inspection plus approfondie. Par exemple, les fameuses arches du pont Sheikh Zayed ont été conçues pour ressembler à des dunes de sable afin de s'intégrer au paysage, mais ce n'est pas un simple effet. Il s'agit depoutres en caisson pliées, construites en acier et reliées entre elles par des blocs de béton, renforcés par des câbles d'acier.
Au total, près de 500 tonnes de béton de haute qualité, 5000 tonnes d'acier précontraint et 2000 tonnes d'acier de fondation ont été utilisées. Le GPR est la technologie la plus utilisée et la plus efficace pour inspecter le béton et détecter ce qui se trouve sous la surface, y compris les défauts et les armatures. L'imagerie structurelle détaillée avec détection des défauts et détermination de la résistance et de l'homogénéité du béton peut être réalisée avec l'écho d'impulsion ultrasonique. L'essai de demi-cellule peut également être utilisé pour vérifier la corrosion induite par les chlorures en raison de la proximité de l'eau de mer.
En plus d'être une structure emblématique d'Abu Dhabi, le pont Sheikh Zayed est un pont extrêmement fonctionnel et très utilisé par les véhicules, avec environ 1600 voitures qui passent chaque heure. Avec un total de 8 voies plus les voies d'urgence, la sécurité routière est une grande priorité. Vérifier la sécurité de chaque détail, y compris le marquage au sol, est une tâche importante.
Avec le système d'éclairage complexe du pont, assurer une bonne visibilité de jour comme de nuit des marquages routiers peut contribuer à sauver des vies et à protéger la structure des accidents. La visibilité des marquages routiers peut être testée de manière sûre et efficace à l'aide detesteurs de rétroréflectivité dynamiques fixés à un véhicule. De cette façon, la route peut rester ouverte et il n'y a aucun risque pour l'ingénieur qui effectue les tests.
Avec autant de types de structures de ponts et de technologies différentes pour les inspecter, la gestion de toutes les données provenant de chaque source a toujours été un défi. Désormais, les données provenant des différentes technologies, les rapports, les dessins, les photos et tout autre document sont accessibles à partir d'unespace de travail sécurisé. Il s'agit d'une percée dans la gestion des ponts, qui permet de gagner du temps et de réduire les coûts à court et à long terme, et surtout de garantir la bonne santé de la structure afin d'éviter tout événement désastreux.
Il existe encore un grand besoin de sensibilisation aux inspections préventives dans le monde entier. Les technologies ont considérablement évolué pour devenir conviviales, ergonomiques et même démocratisées afin d'être plus accessibles. Le fait de disposer de dossiers d'inspection numériques et de rapports accessibles sur l'état de santé des ponts s'est avéré inestimable pour prendre des décisions de maintenance préventive avant que les réparations ne deviennent trop lourdes à gérer.
Pour protéger notre monde bâti et nos ponts mondiaux, grands et petits, des inspections périodiques avec les bons équipements et des stratégies de maintenance préventive sont les seuls moyens d'atteindre cet objectif colossal.
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