Recherche d'essais statiques sur les structures de chaussée de tablier de pont en acier pavées par de hautes

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 8796 (2022) Citer cet article

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Le revêtement des tabliers de pont en acier a toujours été un point clé et difficile dans la construction de ponts à longue portée. Dans l'ingénierie pratique, le matériau de pavage courant est l'asphalte, et de graves dommages sont causés à la couche de chaussée au début. Dans cette étude, un béton polymère à fibres hybrides à haute performance et à haute teneur en fibres a été utilisé comme matériau de pavage. Un test a été effectué sur la petite poutre de la structure composite formée par la couche de chaussée et la plaque d'acier, et un test de moment de flexion positif/négatif a été réalisé pour analyser la rigidité et la capacité portante de la structure composite. Comme le révèlent les résultats de la recherche, la rigidité à la flexion et à la traction de la structure et la capacité portante de la structure composite ont montré des performances supérieures, augmentant de manière significative avec l'épaisseur de la chaussée, mais augmentant lentement après que l'épaisseur de la chaussée ait dépassé 80 mm et l'augmentation de l'épaisseur a contribué. peu à la capacité portante. Sous l'action simulée d'un moment de flexion positif/négatif, la couche de chaussée présentait encore certaines caractéristiques de rupture ductile lorsque la structure supportait une charge ultime. Cela prouve que le béton polymère à fibres hybrides à haute teneur présente des propriétés mécaniques appropriées pour le revêtement des tabliers de ponts en acier.

Les chaussées des tabliers de pont en acier restent un défi clé dans la construction de ponts à longue portée. Dans l’ingénierie réelle, de graves défauts apparaissent à un stade précoce sur les couches de chaussée1. Le béton de ciment est un matériau de chaussée courant, mais il est rarement utilisé pour les chaussées de tabliers de ponts en acier car il est fragile et présente une faible déformation limite admissible. Lorsque du béton de ciment ordinaire est utilisé dans le revêtement de plates-formes en béton de ciment ordinaires sans armature, de nombreuses fissures verticales et horizontales apparaissent à la surface ou à l'intérieur du béton, qui peuvent être détectées par inspection visuelle ou par des méthodes d'essais non destructifs plus avancées2,3, 4,5,6. En raison de la grande flexibilité des tabliers de pont en acier orthotropes, une grande différence entre la déformation de la couche de chaussée et celle des tabliers de pont est obtenue sous le chargement des véhicules ; ainsi, le béton de ciment traditionnel ne peut pas être appliqué aux tabliers de pont en acier. Actuellement, l’asphalte est mature et couramment utilisé pour le revêtement des tabliers de ponts en acier.

Les structures de chaussée de tablier de pont en acier sont généralement divisées en systèmes de chaussée monocouche et multicouche. Différents pays ou régions ont des climats (par exemple, températures et précipitations extrêmes) et des volumes de trafic différents ; ainsi, le projet de chaussée doit être sélectionné sur la base de l'expérience spécifique en ingénierie. En Amérique, la plupart des tabliers de ponts en acier sont recouverts d'asphalte époxy monocouche. Cette technologie est relativement mature7,8,9. La forme structurelle est telle que présentée sur la figure 1a. En Allemagne, le revêtement d'un tablier de pont en acier est compliqué, avec plusieurs couches et une épaisseur de chaussée élevée. La forme structurelle est affichée sur la figure 1b. En Grande-Bretagne, un tablier de pont en acier typique comporte de nombreuses couches de chaussée, mais l'épaisseur totale n'est que d'environ 4 cm. La forme structurelle est illustrée sur la figure 1c. En France, un tablier de pont en acier typique comporte quatre couches de chaussée, d'une épaisseur totale d'environ 5 cm. La forme structurelle est illustrée sur la figure 1d.

Structures de chaussée typiques du tablier de pont en acier. (a) Structure de chaussée typique en Amérique ; (b) structure de chaussée typique en Allemagne ; (c) structure de chaussée typique en Grande-Bretagne ; (d) structure de chaussée typique en France.

Cependant, l’asphalte peut présenter de nombreux problèmes qui surviennent en ingénierie pratique. Par exemple, le béton bitumineux mélangé à chaud nécessite un environnement et des températures de mélange élevées, ce qui limite le temps de construction, ce qui entraîne une période de construction courte tout au long de l'année10,11,12. Le béton bitumineux injecté6,10,13,14,15 présente une faible durabilité lorsqu'il est utilisé comme couche supérieure du revêtement du tablier de pont en acier15,16,17. Le béton bitumineux modifié nécessite une grande épaisseur lorsqu’il est utilisé pour le revêtement des tabliers de ponts en acier18,19. Des fissures longitudinales, des fentes ou des vides entre les couches peuvent souvent être observés sur les couches de chaussée20,21 lors de l'utilisation d'asphalte époxy22,23,24 comme revêtement de tablier de pont en acier.