Louisiane : Suivi d'agrandissement d'un pont Analyse spectrale par Campbell Scientific

Les quatre travées principales du Huey P. Long Bridge s'étendent sur près de 732 m au-dessus du fleuve Mississippi à la Nouvelle-Orléans, en Louisiane. Ce pont à poutres en acier en porte-à-faux a été ouvert à la circulation en 1935. Il appartient à la New Orleans Public Belt Railroad et est exploité par celle-ci. Le pont comporte actuellement deux voies ferrées entre les armatures et deux voies de circulation en porte-à-faux à l'extérieur de chaque armature. En raison de la nécessité d'améliorer la circulation des véhicules et des contraintes dues à l'ininterruption du trafic ferroviaire, le ministère des transports et du développement de Louisiane (LA DOTD) a décidé d'élargir le pont plutôt que de le remplacer.

L'élargissement du pont permettra d'augmenter la largeur de la chaussée de chaque côté du pont de sa largeur actuelle de 5,49m à 12 m. L'élargissement entraînera l'ajout d'armatures en amont et en aval parallèlement à la poutrelle existante. Les piles du pont sont modifiées par l'ajout de coffrages en béton et de cadres en acier pour soutenir les deux nouvelles poutrelles pour l'élargissement.

Un programme de surveillance de la santé de la structure est inclus dans le contrat de construction en tant que mesure proactive pour évaluer si la quantité de charge prévue est transférée des éléments de structure qui s'élargissent vers les éléments d'armature existante.

CTLGroup s'est vu attribuer le contrat de conception et d'installation du système de surveillance de la sécurité conformément aux spécifications du projet d'élargissement du pont Huey P. Long. Le cahier des charges du système de surveillance de la sécurité exigeait ce qui suit :

• Détermination des contraintes de charge utile initiale dans les éléments existants de la poutrelle
• Installation de jauges de contrainte pour la mesure des contraintes liées à la construction dans 433 membrures.
• Installation de jauges d'extensométrie pour la mesure des contraintes sous tension dans 31 membrures
• Installation de capteurs d'inclinaison biaxiale sur chacun des cinq piliers de pont
• Système de surveillance pour lire les jauges, faire des comparaisons avec les valeurs prévues et fournir des rapports quotidiens tout au long du processus de construction de trois ans
• Effectuer des tests de charge pour étalonner les systèmes de surveillance

Au total, 433 éléments de poutrelle existants sont surveillés à l'aide d'un réseau de 827 jauges de contrainte statiques et dynamiques conçues pour mesurer les effets des charges axiales et de flexion. De plus, des inclinomètres surveillent l'inclinaison des piliers. Pour le système statique, CTLGroup a choisi des jauges de contrainte à corde vibrante en fonction du coût, de la compensation thermique intégrée et de la capacité à parcourir de longues distances avec des fils à plomb.

Le système d'acquisition de données de surveillance de la confiance est composé de deux systèmes de surveillance distincts : un système de surveillance de la charge statique et un système de surveillance de la charge réelle. Le système statique utilise 23 boîtiers NEMA montés sur rail qui contiennent des multiplexeurs AM16/32 pour lire 777 capteurs à cordes vibrantes sur 433 poutrelles. De plus, cinq piliers ont été surveillés à l'aide de dix inclinomètres à cordes vibrantes, ainsi que la température ambiante, la vitesse et la direction du vent. En raison de la nécessité d'une communication sans fil entre les multiplexeurs, les enregistreurs de données et l'ordinateur central, le système a été configuré en utilisant une combinaison de 24 modules AVW206 et de radios à spectre étalé RF401. Les multiplexeurs lisent les capteurs, effectuent le traitement des signaux et transmettent les données sans fil à l'un des quatre enregistreurs de données CR1000 montés sur la main courante en bord de voie. Ces enregistreurs de données transmettent ensuite les données sans fil à la remorque du bureau de MTI, à environ un quart de mile du site du pont.

L'objectif du système est de mesurer les contraintes (déformations) dans les éléments identifiés et de les comparer à la réponse prévue pendant le processus de construction de l'élargissement du pont. Pour ce faire, on procède comme suit :

• Établissement de limites pour la réponse prévue en cas de construction échelonnée
• Prise en compte des fluctuations de base (charges de trafic/locomotive et effets de la température)
• Comparaison entre la réponse mesurée et la réponse prédite
• Signalisation automatisée des limites en dehors de la réponse prévue

Le système fonctionne en continu et recueille des données environ toutes les dix minutes. Il publie les données sur un site web protégé par un mot de passe. Le site web signale visuellement (par une couleur) les données qui sont en dehors des limites

Avec des centaines de capteurs à cordes vibrantes, ce projet de surveillance a fourni un cadre approprié pour appliquer la nouvelle méthode d'analyse spectrale. Le résultat a été très positif. Historiquement, une application comportant autant de mesures de cordes vibrantes nécessitait un effort supplémentaire pour valider les mesures et identifier les données perturbées par le bruit. En général, certaines données étaient perdues à cause des interférences dues au bruit. Dans ce cas, cependant, l'analyse spectrale a permis d'éliminer les problèmes de bruit. Aucune donnée n'a été perdue, et aucun effort supplémentaire n'a été nécessaire pour identifier les données perturbées par le bruit.

Les diagnostics fournis par la nouvelle méthode se sont également avérés bénéfiques et ont été largement utilisés tout au long du projet. Le CTLGroup a indiqué que les problèmes de dépannage n'auraient pas pu être résolus aussi facilement sans l'AVW206. Bien qu'ils aient déjà utilisé des solutions dans le domaine temporel, cette expérience les a solidement ancrés dans la méthode d'analyse spectrale.