Étude expérimentale et analytique du comportement dynamique du pont suspendu de Beauharnois

Abstract

Ce document constitue le rapport final de l'étude expérimentale et analytique du comportement dynamique d'un pont suspendu/haubané de 177 mètres, à Montréal, au Canada. Les essais dynamiques furent entrepris par une équipe de recherche de l'Université de Sherbrooke en collaboration avec le Ministère des Transport (MTQ) et le propriétaire de l'ouvrage, Hydro-Québec. Les méthodes expérimentales consistaient à mesurer les réponses en accélération sous trafic ambiant et sous trafic contrôlé de manière à déterminer les propriétés dynamiques du pont. Des mesures de déplacements et de déformations furent également enregistrées sous trafic contrôlé pour évaluer le facteur d'amplification dynamique (FAD). Des accéléromètres à basses fréquences furent utilisés pour mesurer des accélérations verticales, longitudinales et transversales sur le tablier et dans une tour. Des capteurs de déplacements et des jauges de déformations ont permis d'obtenir des réponses directes pour différentes stations de mesures. Les principaux objectifs du projet de recherche étaient: (i) d'établir l'état des connaissances expérimentales et analytiques du comportement dynamique des ponts suspendus et haubanés; (ii) d'effectuer des essais dynamiques sur un pont suspendu sous des conditions de vibrations ambiantes et contrôlées; (iii) d'appliquer des techniques modales d'essais afin d'obtenir de façon rapide les propriétés dynamiques d'un pont; (iv) de comparer les résultats expérimentaux associés aux deux types d'essais; (v) d'obtenir une évaluation expérimentale du facteur d'amplification dynamique sous des conditions de trafic contrôlé; (vi) d'établir une base de données expérimentales qui permettent de comparer et de contrôler l'évolution du comportement dynamique du pont; (vii) de calibrer un modèle d'éléments finis en trois dimensions, en évaluant la pertinence d'introduire le comportement non linéaire des câbles. Le logiciel commercial SAP90 fut utilisé pour constituer le modèle numérique complet en 3D du pont. Les prédictions analytiques furent comparées aux résultats expérimentaux au point de vue des fréquences et des modes de vibrations. Le facteur d'amplification dynamique (FAD) fut calculé à partir de signaux de déplacements et de déformations ainsi qu'avec les signaux résultant de la double intégration des mesures d'accélérations. Les résultats obtenus sont discutés et des recommandations sont émises pour améliorer la réalisation d'essais dynamiques sur un pont suspendu et sur les ponts routiers en général.