06 Instrumentation Millau Final Otua

1. INTRODUCTION 2. DESCRIPTION SUCCINCTE DE LOUVRAGE. 3. LES ESSAIS DYNAMIQUES3.1. Prambule

3 3 55 8 8 11 14 15 15 15 15 18 19 20 20

3.2. Essais dynamiques par lcher 3.2.1. Buts des essais 3.2.2. Accrochage de la charge au tablier 3.2.3. Intsrumentation 3.3. Mesures sous excitation ambiante

3.4. Rsultats des essais dynamiques 3.4.1. Modes identifis 3.4.1.1 Modes verticaux 3.4.1.2 3.4.1.2. Modes horizontaux Modes de torsion 3.4.2. Modes non identifis 3.4.3. Mesure de l'amortissement structurel

4. LES ESSAIS STATIQUES4.1. Mesures sous le passage des kamags

2323 23 23 24 26 26 27 27 27 28

4.2. Essais de chargement rglementaires 4.2.1. Prambule 4.2.2. Modes de chargement 4.2.3. Comportement global de la structure 4.2.3.1 Mesures de dplacement du tablier 4.2.3.2 Mesures de dplacement des pylnes 4.2.3.3 Mesures d'effort dans les haubans 4.2.3.4 Mesures de dplacement sur les piles 4.2.4. Comportement local du tablier

5. LE SUIVI DE LOUVRAGE PENDANT SON EXPLOITATION 6. CONCLUSIONS

30 31

Le viaduc de Millau Article OTUA - CS/DC-06.088 Octobre 2006

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Les essais de chargements statiques et dynamiques du viaduc de Millau

Auteurs :

M. BUONOMO EIFFEL Lauterbourg - France G. GRILLAUD CSTB Nantes France

V. de VILLE de GOYET Bureau Greisch Lige - Belgique C. SERVANT EIFFAGE TP Neuilly - France

A. LOTHAIRE Bureau Greisch Lige - Belgique M. VIRLOGEUX Consultant Bonnelles - France

Photo 1: Vue gnraleLe viaduc de Millau Article OTUA - CS/DC-06.088 Octobre 2006 2/31

1.

Introduction

Le bulletin ponts mtalliques n 23, qui comportait plusieurs articles consacrs la conception et la construction du viaduc de Millau, ne traitait pas des nombreux essais statiques et dynamiques du viaduc. Lobjet de cet article est donc de dcrire les essais raliss et de comparer en particulier les rsultats des mesures faites in situ avec les rsultats des calculs raliss au pralable au cours des tudes d'excution. A la suite des tudes d'excution et de la construction d'un ouvrage d'art, plusieurs types de mesures sont prvues: - Des mesures ralises juste avant sa mise en service, afin de vrifier la corrlation entre son comportement rel et celui annonc par le calcul - Des mesures en continu partir de sa mise en service, pour s'assurer de son bon fonctionnement dans le temps. Les mesures ralises avant la mise en service du viaduc de Millau furent les suivantes: Des mesures statiques: - Mesures de flches du tablier lors du passage des kamags qui transportaient les pylnes jusqu' leur emplacement dfinitif - Mesures de flches sous un chargement rglementaire induit par une trentaine de camions Des mesures dynamiques: - Sous excitation ambiante, pour dterminer les principaux modes et frquences propres de la structure - Sous excitation impulsionnelle, pour mesurer l'amortissement des premiers modes propres de vibration. Compte tenu quun vent relativement important produirait des dplacements sensibles dans louvrage, les essais ne pouvaient se drouler qu'avec des conditions mto favorables, soit une vitesse de vent moyen au niveau du tablier infrieure 5 m/s environ, cest--dire de lordre de 20 km/h. Au cas o le vent aurait souffl une vitesse suprieure 5 m/s mais infrieure 10 m/s, lessai dynamique, notamment, aurait t encore possible mais il aurait alors fallu prendre en compte un amortissement arodynamique de 0,3 %, du mme ordre de grandeur que lamortissement structurel.

2.

Description succincte de louvrage.

Le viaduc de Millau dont linauguration a eu lieu le 14 dcembre 2004, soit trois ans jour pour jour aprs la pose de la premire pierre, a t mis en service le 16 dcembre 2004 aprs avoir subi un grand nombre dessais de chargement destin vrifier son comportement statique et aussi dynamique. Pour une description trs complte du viaduc, on se reportera utilement aux diffrents articles parus dans le BPM n 23. Louvrage est un viaduc multihauban de 2.460 m de longueur totale dont le tablier entirement mtallique est constitu dun caisson orthotrope de 27,75 m de largeur et de 4,20 m de hauteur. La totalit de ses huit traves est haubane axialement laide de onze paires de cbles dont le nombre de torons varie entre 45T15S et 91T15S. Le tablier surplombe la valle du Tarn environ 270 m de hauteur ce qui contribue faire des piles P2 (h = 245 m) et P3 (h = 223 m) les plus hautes piles de pont construites ce jour dans le monde. La hauteur des pylnes axiaux en forme de Y renvers (7 au total) est de 87 m. Le tablier est galement quip dcrans brise-vent de chaque ct du tablier. Ses principales caractristiques sont reprises travers les croquis et coupes des figures 1 et 2.Le viaduc de Millau Article OTUA - CS/DC-06.088 Octobre 2006 3/31

Figure 1: Vues en plan et en lvation


4/31

Z t Y t Yt Z t

Transversal 3. Les essais dynamiques

Longitudinal

Figure 2: vues de la section du tablier, des piles et pylnes

3.1. Prambule

Le calcul des modes propres de l'ouvrage avait t ralis par le bureau d'Etude Greish sur base d'un modle lments finis avec le logiciel FINELG. Les quarante premiers modes avaient des frquences infrieures 0.94 Hz, hors frquences des haubans. Les modes globaux sont rappels dans le tableau 1; les frquences de quelques haubans, dans le tableau 2.


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N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

Frequence (Hz) 0.1752 0.2003 0.2221 0.2505 0.2751 0.2797 0.3163 0.3206 0.3534 0.3702 0.3931 0.4234 0.4401 0.4450 0.4742 0.4905 0.5317 0.5337 0.5432 0.5834 0.5886 0.5979 0.6114 0.6228 0.6271 0.6391 0.6846 0.6855 0.7246 0.7292 0.7312 0.7659 0.7862 0.7966 0.8013 0.8182 0.8600 0.9201 0.9344 0.9385

Noeud-ddl 2134 / 2 2258 / 1 2234 / 2 442 / 3 2434 / 2 240 / 3 2334 / 2 141 / 3 2534 / 2 651 / 3 2034 / 2 545 / 3 2034 / 2 1124 / 1 54 / 3 2634 / 2 53 / 3 2634 / 2 1238 / 1 2434 / 2 2134 / 2 2134 / 2 2234 / 2 2534 / 2 2434 / 2 2534 / 2 2334 / 2 2434 / 2 2534 / 2 2534 / 2 2034 / 2 627 / 3 2634 / 2 557 / 3 2034 / 2 358 / 3 2634 / 2 2534 / 2 2634 / 2 2534 / 2

Masse gen (kg) 6.7834E+06 6.2033E+07 5.4987E+06 1.1740E+07 2.5657E+06 1.3422E+07 2.7963E+06 1.2490E+07 1.8817E+06 1.5657E+07 4.1098E+06 1.4040E+07 1.1345E+06 1.5484E+07 1.5758E+07 6.6303E+05 1.5331E+07 6.2667E+05 1.2570E+07 7.0259E+05 3.0265E+06 1.5357E+05 2.2699E+05 5.0149E+05 3.7764E+05 8.2538E+06 5.6140E+05 3.0369E+06 8.0203E+06 2.6549E+06 2.0198E+06 1.2773E+07 5.6609E+05 1.2011E+07 7.6418E+05 1.0793E+07 2.9786E+06 2.1034E+07 1.0403E+08 5.6166E+07 FL : flexion longitudinale

Raideur gen (N/m) 8.2246E+06 9.8222E+07 1.0704E+07 2.9077E+07 7.6676E+06 4.1444E+07 1.1044E+07 5.0675E+07 9.2799E+06 8.4706E+07 2.5075E+07 9.9363E+07 8.6735E+06 1.2106E+08 1.3990E+08 6.2980E+06 1.7107E+08 7.0461E+06 1.4645E+08 9.4401E+06 4.1393E+07 2.1672E+06 3.3497E+06 7.6790E+06 5.8630E+06 1.3310E+08 1.0386E+07 5.6337E+07 1.6623E+08 5.5728E+07 4.2629E+07 2.9581E+08 1.3815E+07 3.0093E+08 1.9371E+07 2.8528E+08 8.6975E+07 7.0308E+08 3.5859E+09 1.9532E+09

Type FT P2-P3 FL FT P2-P3 FL tablier FT P4-P5 FL tablier FT P4-P5-P6 FL tablier FT P4-P5-P6 FL tablier FT tablier FL tablier FT P1-P7 + FL P2 FL tablier + FL P2 FL tablier + FL P2-P3 FT P1-P7 FL P3 + FT pyl1-pyl3-pyl7 FL P3 + FT pyl1-pyl3-pyl7 FL tablier FT pyl1-pyl3-pyl5-pyl6-pyl7 FL tablier + FT pyl2-pyl3 FT pyl2 FT pyl3-pyl4 FT pyl1-pyl3-pyl4-pyl5-pyl6 FT pyl4-pyl5-pyl6 FL tablier + FT pyl FT pyl1-pyl4-pyl5-pyl6 FL tablier FT + FL FL tablier + FT pyl1-pyl5 pyl6-pyl7 FL tablier FL tablier FT P1-P7 + pyl1-pyl7 FT P1-P7-pyl1-pyl7 FL tablier FL tablier FT Piles et pylones + torsion Torsion tablier Torsion tablier Torsion tablier

FT : flexion transversale

Tableau 1: Modes de vibration de la structure Frquences des haubans 60 000 t ?). Son amortissement est vraisemblablement lev car il fait participer les joints de dilatation. Il n'est pas apparu lors des deux lchers, l'excitation tant verticale. Il ne devrait pas non plus apparatre sous l'effet du trafic ou celui du vent, ces deux types d'actions semblant trs insuffisantes du point de vue nergtique pour ce mode. - Les modes 14 et 19, qui font principalement intervenir les piles de l'ouvrage (mode 14, pile P2 et mode 19, pile P3), n'ont pas t reconnus dans le processus de dpouillement. Ce n'est pas tonnant car l'excitation verticale produite par les lchers n'tait pas adapte. - Toute la famille des modes pylnes (modes 22, 23, 24, 25, 27, 30, 31, 33, 35, 37) n'a pas non plus t identifie. Ils ne pouvaient l'tre que par les capteurs S10, S11, S12 et C6 placs respectivement en tte des pylnes P2, P3, P4, P7. Bien que l'excitation verticale due la traction ne soit pas favorable l'excitation de ces modes, les densits spectrales des capteurs en tte de pylne montrent des pics dans la gamme de frquence de ces modes. Mais c'est insuffisant pour les identifier individuellement d'autant plus que l'on retrouve aussi les frquences des modes fondamentaux des haubans dans la mme bande de frquences.

3.4.3. Mesure de l'amortissement structurelLa rupture du cble a t brutale et a engendr des vibrations hautes frquences responsables d'un grand bruit semblable celui d'un choc mtallique qui s'est transmis par le tablier, mais surtout d'une excitation d'un niveau suffisant pour la mesure. Les capteurs les plus proches du lieu de l'excitation ont donc mesur un choc initial plus important que les capteurs situs plus grande distance qui n'ont pour leur part t sensibles qu' l'excitation des modes propres du viaduc (Figure 14). L'excitation tant verticale, seuls les modes correspondant une vibration verticale du tablier ont t tudis pour l'exploitation des taux d'amortissement.

Figure 14 : Acclrations mesures lors du deuxime lcher par le capteur S8 ( 38 m du lcher, gauche), le capteur C5 ( 473 m du lcher, au centre) et le capteur S4 ( 989 m du lcher, La dure de la mesure a t de 960 secondes pour le premier lcher, 1200 secondes pour le deuxime, le lcher ayant eu lieu dans les deux cas environ deux minutes aprs le dbut de l'acquisition. Pendant les deux lchers, le niveau de vent rsiduel tait suffisamment faible (sa vitesse tait de l'ordre de 2 m/s le matin et 5 m/s l'aprs-midi) pour que celui-ci ne perturbe pas de manire significative les taux d'amortissement mesurs. La mesure de l'amortissement permet de juger de son volution avec l'amplitude du signal et la moyenne de ces valeurs sur la priode slectionne donne une indication fiable de la valeur moyenne de l'amortissement dans la gamme d'amplitude correspondant.Le viaduc de Millau Article OTUA - CS/DC-06.088 Octobre 2006 20/31

droite).

Figure 15 : Calcul de l'amortissement sur un signal temporel reconstitu aprs combinaisonAinsi sur la Figure 15 il apparat clairement que dans la priode slectionne pour l'analyse l'amortissement varie. Il est plus lev en dbut de signal pour les amplitudes importantes, il se stabilise une valeur moins leve vers la fin du signal, quand les amplitudes sont plus modres. La valeur moyenne de l'amortissement donne comme rsultat dpend donc plus ou moins de la gamme d'amplitude choisie pour la mesure, selon le mode. L'exemple des modes 4 et 6 est donn figure 16. Les amplitudes sont indiques en units aprs combinaisons linaires de plusieurs signaux, elles ne correspondent donc pas des units physiques.mode 4 Maxi 9.98 5.70 2.84 1.63 1.05 0.57 0.25Mode 412.00 amplitude (u) 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 Maxi miniamplitude (u) 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 Maxi mini

linaire et filtrage passe bande

mini 5.86 2.91 1.65 1.06 0.59 0.26 0.11

amortissement (% critique) 0.55 0.41 0.33 0.26 0.34 0.37 0.14

mode 6

Maxi 2.69 1.56 0.72 0.36 0.22 0.10 0.06

mini 1.59 0.75 0.36 0.22 0.10 0.06 0.00

amortissement (% critique) 0.49 0.39 0.38 0.21 0.17 0.06 0.02

Mode 6

amortissement (% du critique)

amortissement (% du critique)

Figure 16 : Mesure de l'amortissement diffrentes amplitudes pour les deux premiers modes verticaux 0.260Hz et 0.299Hz lors du deuxime lcher.


21/31

mode 4 6 8 10 12 15 17 21 26 28 29 34 36

frquence amortissement moyen (% (Hz) du critique) 0.260 0.36 0.299 0.43 0.336 0.79 0.386 0.51 0.433 0.75 0.493 0.68 0.546 0.53 0.603 0.38 0.654 0.44 0.707 0.35 0.747 0.48 0.812 0.51 0.832 0.30

Tableau 4 : frquence et amortissement moyen mesurs pour les 14 premiers modes verticaux du tablier du viaducLa mesure de l'amortissement moyen, calcul sur l'ensemble du signal exploitable et associ chaque mode, est synthtise dans le tableau 4. Celui-ci est assez variable, de 0.35% 0.79% du critique. Il est dans la gamme des valeurs retenues lors des calculs de l'ouvrage. La mesure de l'amortissement du mode de torsion, ralise sur un signal combin des capteurs C2 et C4, donne une valeur de 0.26% par rapport au critique.


22/31

4.

Les essais statiques

4.1. Mesures sous le passage des kamagsLe passage des kamags servant transporter les pylnes jusqu leur emplacement dfinitif sur pile avant leur mise en place par relevage ne faisait pas partie des preuves rglementaires de louvrage car le tablier ne se trouvait pas alors dans sa configuration dfinitive (portes de 171 m non encore haubanes ce stade de la construction). Cependant, louvrage est soumis au chargement le plus important pendant cette opration de transport des pylnes puisque le poids dun kamag circulant sur le tablier avec son chargement correspondant au poids dun pylne avoisinait les 900 tonnes. Cet essai de chargement du tablier clav mais non hauban et reposant toujours sur ses pales provisoires de lanage tait beaucoup plus svre que le plus svre des essais statiques rglementaires. Cest la raison pour laquelle il aurait t dommage de ne pas profiter de loccasion de cette phase de construction pour mesurer les flches mi-trave (entre pile et pale), sur appuis et au quart et trois-quarts de chaque trave ainsi que les dplacements longitudinaux des appuis des pales. Il a donc t prvu des arrts pendant le transport des pylnes sur kamags afin de prendre les mesures dans la position qui donne la flche la plus importante et ce pour les cas suivants : transport du pylne P1 : mi-trave 1 P1 transport du pylne P4 : chaque demi-trave traverse avant darriver en position finale transport des pylnes P5, P6 et P7 : chaque demi-trave pour les trois dernires demitraves avant darriver leurs positions finales. A titre d'exemple, le tableau 5 reprend les flches calcules et mesures mi-longueur des traves lors du passage du pylne P5. On constate que les valeurs des flches sont moins de 5 % prs identiques celles calcules sauf pour la 1re trave, Pi7/P7. Ces conclusions ont t identiques pour le transport de chaque pylne ct Sud. Pour le transport de P1, ct nord, l'accord a t parfait y compris Pi1/P1. Il a t mesur en parallle la temprature extrieure de lair et la temprature lintrieur du caisson.flche du tablier [mm] calcul mesures Pylne mi-longueur des traves Pi7/P7 204 224 P7/Pi6 236 250 Pi6/P6 240 247 P6/Pi5 245 250 Pi5/P5 242 240

Tableau 5: Flches du tablier lors du transport du pylne P5

4.2. Essais de chargement rglementaires 4.2.1. Prambule32 camions et 21 cas de charge taient prvus pour les preuves sous chargement statique Les essais statiques visant sassurer du comportement densemble de louvrage ont t complts par des essais de flexion transversale de la date orthotrope en application du document SETRA Epreuves de chargement des ponts-routes et passerelles pitonnes paru en mars 2004.


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4.2.2. Modes de chargementLes essais ont t raliss laide des camions suivants : 20 camions type semi-remorques de 38 tonnes PTAC 8 camions type 6 x 4 de 26 tonnes PTAC. Les cas de chargement raliss avaient pour objet de sassurer du comportement global de louvrage en appliquant la structure des charges de caractre normal sans y crer des sollicitations suprieures celles qui apparatront pendant son exploitation. Il a ainsi t dcid de raliser les cas de charges relatifs : aux moments positifs en trave (8 cas) aux moments ngatifs en pied des pylnes P2 et P6 (4 cas) la tension dans le hauban S11 du pylne P2 (1 cas) la torsion (8 cas correspondants un chargement par trave) aux efforts normaux dans les pieds de pylnes et aux ractions des appareils dappuis.

Figure 17: Chargement: moment positif maximum trave P6-P7


Figure 18: Chargement: moment ngatif maximum trave P6-P7

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Figure 19: Chargement: moment torsion maximum trave P5-P6

Photo 3: Dforme de l'ouvrage pendant les essais

Photo 4: Chargement de la trave de rive, ct Sud

Figure 20: Chargement: Effort hauban S11 maximum trave P3-P425/31


La phase de chargement centre utilise 20 camions de 38 tonnes et 8 camions de 26 tonnes (13 cas au total). La phase de chargement excentre utilise 10 camions de 38 tonnes et 8 camions de 26 tonnes (8 cas au total). Il est apparu ncessaire pour chaque cas de charge de mesurer : les dplacements (y compris de torsion) dans la trave charge et dans chacune des traves adjacentes mi-porte, au quart et aux trois-quarts de la porte, les dplacements verticaux mi-porte des autres traves, les dplacements sur les ttes de piles (deux fts par pile) encadrant la trave charge, les dplacements en tte des pylnes encadrant la trave charge et ceux adjacents de chaque ct. Il a t, en outre, enregistr, pendant les preuves, la temprature dans les piles et le tablier, la tension dans les haubans instruments, la vitesse du vent, le souffle des joints de chausse notamment. Comme lors du transport des pylnes par kamags, les valeurs mesures ont t trs proches des valeurs calcules, soit avec une diffrence infrieure quelques pour-cent.

4.2.3. Comportement global de la structure

L'cart maximum de poids de vhicule, entre les chargements effectifs et les hypothses de l'tude des preuves a t trs faible (env. 1 %). En outre, les relevs des mesures topographiques effectues sur le tablier et les pylnes ont une prcision voisine de 15 mm. Il a donc t considr comme illusoire de vouloir interprter des diffrences entre les relevs et les valeurs thoriques infrieures cette valeur.

4.2.3.1 Mesures de d placement du tablierLes effets significatifs taient bien sr les dplacements verticaux. Les dplacements longitudinaux (selon X) et transversaux (selon Y) calculs sont petits : pour la presque totalit, infrieurs la prcision de mesure. Les valeurs mesures sont se situent gnralement dans ces limites. Les rsultats sont tout fait satisfaisants. Pour la plupart, les carts par rapport au thorique sont infrieurs la prcision de la mesure. Les carts plus importants sont infrieurs 30 mm, donc infrieurs deux fois la prcision de la mesure, c'est--dire sans signification relle. On remarque cependant que tous les carts traduisent des dplacements mesurs infrieurs aux valeurs calcules. Cette tendance rvle un comportement lgrement plus raide que prvu. Une explication probable se situe au niveau des piles : l'tude des preuves adopte, pour l'valuation du module du bton, une qualit B60 or il est apparu que la qualit du bton tait plus proche du B80.


26/31

4.2.3.2 Mesures de d placement des pylnesSur base de la mme dmarche que pour le tablier, les mesures ont t compares aux valeurs thoriques. Dans ce cas, les informations significatives taient les dplacements horizontaux longitudinaux. Seuls les cas de charge o ils sont les plus importants sont discuts: CC01 CC12. Les diffrences infrieures 16 mm ont t considres comme non significatives puisque plus petites que la prcision de mesure. Il est apparu quelques diffrences comprises entre 16 et 40 mm, donc significatives,

sont infrieures la prcision de mesure, sans toutefois dpasser 24 mm. L'amplitude des dplacements s'est rvle systmatiquement plus faible que celle donne par le calcul. Ceci tend confirmer l'hypothse formule quant la qualit du bton.

Dplacements selon X : les rsultats sont tout fait satisfaisants. La plupart des diffrences

Dplacements selon Y : les valeurs thoriques taient pratiquement toutes infrieures la

prcision de mesure; la plupart taient positives, c'est--dire, vers l'intrieur de la courbe ce qui traduisait bien l'effet de la courbure en plan du tablier. Un certain nombre de diffrences ont dpass la prcision de la mesure tant positivement que ngativement, sans dpasser, cependant, 32 mm en valeur absolue. Il n'a ds lors pas t possible d'en tirer une conclusion globale sur la raideur transversale des piles et pylnes.

possible de la mesurer de faon fiable. Certains relevs dpassaient la prcision de mesure. Mais le nombre de mesures positives galait celui des mesures ngatives; il n'a, ds lors, pas t possible de tirer une conclusion sur la raideur extensionnelle des pylnes.

Dplacements selon Z : les valeurs thoriques taient de l'ordre du millimtre; il n'tait pas

4.2.3.3 Mesures d'ef fort dans les haubansLa prcision minimum de la mesure fournie par les cellules de charge est de 1 %; cela impliquait que la prcision absolue des mesures tait de : 45 kN pour le hauban 2S (hauban court) 68 kN pour le hauban 11S (hauban long) Les carts mesurs sur les haubans 2S, 4S, 6S et 8S, se sont avrs infrieurs la prcision de mesure; ils n'avaient donc pas de signification concrte. Des carts un peu plus importants ont t observs pour les haubans longs, de l'ordre de 70 kN, pour le hauban 10S et 120 kN, pour le hauban 11S. Cette diffrence pourrait provenir d'un effet "chainette" non considr pour dterminer les valeurs thoriques. Pour le hauban 11S, par exemple, le module apparent du hauban, sous effort permanente, vaut 86% du module nominal.

4.2.3.4 Mesures de d placement sur les pilesTous les dplacements thoriques, ainsi que les rsultats des mesures, taient infrieurs la prcision des mesures.


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4.2.4. Comportement local du tablierLe comportement local du tablier sous des chargements relativement concentrs (1 ou 2 camions) a t vrifi par un essai. Lobjectif de cet essai tait de contrler la rpartition transversale des charges. Les charges dpreuves taient constitues de deux camions de 26 tonnes placs cote cote. La flexion de cinq augets et de la tle suprieure tait mesure par des capteurs. Il a t dcid de complter cette instrumentation par des capteurs sur la dalle orthotrope au droit de la pice de pont qui fait point dur .

3350

1820

1180 1820

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Jauges

A

B

C

D

E

6

7

8

9

10

11

12

Jauges

F

G

H

I

J

Figure 21: localisation des jauges Les dformations attendues ntant toutefois pas significatives, il a t implant des jauges de contraintes afin dvaluer les contraintes en semelle suprieure et en semelle infrieure des augets (cf. croquis).Le viaduc de Millau Article OTUA - CS/DC-06.088 Octobre 2006 28/31

Certains paramtres taient diffrents entre les hypothses initiales du calcul et l'essai effectivement ralis; les calculs ont t repris en considrant les diffrences les plus significatives qui suivent: - Les poids des essieux sur la trave instrumente taient respectivement de 8870 kg (ct Ouest) et de 9430 kg (ct Est) au lieu de 12000 kg - Les essieux avant des camions, non considrs dans l'tude prliminaire, apportent une charge, sur la trave adjacente de 8360 kg (ct Ouest) et de 9340 kg (ct Est) - La distance entre les essieux arrire tait de 1400 mm au lieu de 1350 mm - L'empattement des essieux tait de 1820 mm au lieu de 2000 mm Dans le tableau 6 , on fournit les rsultats des mesures de dformations du platelage orthotrope.Squence Mesure vide premier essai retour vide Deuxieme essai retour vide TC 12.0 12.8 13.0 13.2 13.4 Valeurs mesures en m/m Jauge A Jauge B Jauge C Jauge D Jauge E Jauge F Jauge G Jauge H Jauge I Jauge J Tmoin -0.1 -1.5 -1.4 -0.2 -0.1 2.9 4.2 0.3 1.8 0.0 -50.5 -38.0 -44.1 -98.9 -48.8 -86.2 133.6 93.8 139.0 69.0 151.6 -50.5 2.0 -11.4 -2.5 0.4 4.9 1.0 -6.6 -11.5 -9.9 0.0 -49.5 -38.0 -44.1 -98.3 -39.6 -63.5 129.4 93.4 139.0 69.1 151.6 -48.4 8.0 -2.6 -0.4 0.4 21.3 1.0 -6.6 -7.1 -6.8 0.0 -48.7

Moyenne premier essai Moyenne deuxieme essai

-38.9 -43.0

-37.6 -37.1

-96.9 -96.8

-49.0 -40.0

-88.6 -76.6

131.7 128.4

95.0 100.0

144.6 148.3

73.1 77.4

151.6 151.6

-0.5 0.7

Tableau 6: suivi des dformations (m/m) mesures sur chaque jauge en cours d'essai On donne dans le tableau 7 suivant la comparaison effective entre les valeurs calcules et les rsultats mesurs.

Valeurs calcules (dformation: m/m)

Valeurs mesures

Tableau 7: dformations mesures et calcules


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5.

Le suivi de louvrage pendant son exploitation

En ce qui concerne le suivi de louvrage en service, trois objectifs fondamentalement diffrents sont viss : Le premier, et le plus important, est de contrler en permanence les conditions dexploitation de louvrage pour assurer la scurit du trafic et des usagers. Louvrage est ainsi quip de capteurs et dispositifs particuliers permettant dassurer les fonctionnalits suivantes : la surveillance du trafic, la mesure de la vitesse du vent, la dtection de verglas. Un suivi continu des paramtres suivants : ouverture des joints de chausse sur cules, temprature de lair et du caisson (moyenne), humidit relative du tablier mtallique, temprature en surface de la chausse vitesse du vent est effectu en temps rel au PC dexploitation de la CEVM Saint-Germain. Ce suivi des diffrentes valeurs mesures est affich sur cran sous forme numrique et graphique. Lafficheur permet de savoir si lon est dans le cas de franchissement de seuil ou non. Les alertes surviennent lorsquun seuil prdfini est franchi. Le second est de contrler le vieillissement de louvrage. Louvrage est quip dune instrumentation permettant le suivi :

des fondations : des mesures de nivellement contrles par des mesures inclinomtriques permettent dvaluer le tassement ventuel des fondations dans le temps. des piles : il est prvu des mesures gomtriques tout fait classiques laide de prismes et inclinomtres ; des mesures des dformations dans le bton des piles laide dextensomtres afin dvaluer le fluage du bton et des mesures de la temprature pour valuer les gradients thermiques transversaux et leurs effets. du tablier : il est prvu des mesures gomtriques (en trave et sur appuis et au niveau des ancrages des haubans) ; des mesures de temprature (27 capteurs dont 3 dans lair dans le tablier) ; des mesures de lhumidit de lair lintrieur du caisson et des mesures acclromtriques sur dclenchement du seuil de vent. des pylnes : il est prvu des mesures gomtriques laide de prismes et dinclinomtres, des mesures acclromtriques en tte des pylnes P2 P4 sur dclenchement du seuil de vent.Le viaduc de Millau Article OTUA - CS/DC-06.088 Octobre 2006 30/31

des haubans : il est prvu le suivi : de lamortissement des haubans instruments (six au total ancrs ct sud du pylne P3), de la tension dans les torons quips de cellules de mesure, des ventuelles vibrations des haubans, de ltat de corrosion des haubans quips par leur auscultation acoustique afin de dtecter dventuelles ruptures de fils et torons. Le troisime et dernier objectif est de contrler que le comportement de louvrage en service est conforme aux prvisions. Comme pour le pont de Normandie, il sagit dtudier des squences de vent fort pour une dure limite sur trois ans environ. 6. Conclusions

1. Sur les preuves statiques de chargement d'ensemble Les information essentielles qui traduisent le fonctionnement de l'ouvrage sont les dplacements verticaux du tablier et les dplacements longitudinaux des pylnes. Les mesures obtenues concordent bien avec le calcul, compte tenu de la prcision des mesures, l'chelle de la structure. L'ouvrage rpond aux chargements conformment au modle de calcul tant sur le plan flexionnel longitudinalement que sur le plan torsionnel du tablier. 2. Sur le comportement en flexion locale de la dalle orthotrope On relve quelques diffrences sensibles (en particulier pour les jauges B et G) par rapport la thorie; le comportement global de la dalle orthotrope est conforme aux prvisions. 3. Sur le comportement dynamique de l'ouvrage Les essais dynamiques combins aux mesures ambiantes ont permis d'inventorier un grand nombre de modes de vibration du viaduc, nettement plus qu'espr au dpart. Les modes obtenus sont en gnral parfaitement conformes en terme de frquences et de dformes aux modes calculs par le bureau d'tudes lors des tudes d'excution de l'ouvrage. Sur les 40 premiers modes, 25 modes ont t identifis exprimentalement dont 16 des 18 premiers. Le taux d'amortissement structurel des modes verticaux est globalement conforme ce qui tait attendu; il a t possible de caractriser la dpendance de cet amortissement l'amplitude des vibrations. C'est un paramtre qui sera pris en compte dans les analyses en cours pour la vrification du comportement de l'ouvrage soumis au vent, combines aux enregistrements raliss avec le monitoring mis en place.


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