Pour tous les projets de ponts routiers et hydrographiques en service et assurant efficacement la circulation dans notre pays, il est urgent pour les autorités compétentes des différents secteurs de la circulation de mettre en œuvre un processus complet de renforcement et d'entretien des structures de ponts. Actuellement, de nombreuses techniques de renforcement de ponts largement utilisées présentent des défauts courants qui nuisent à la résistance de la charpente. La nouvelle technologie avancée de renforcement composite en PRFC permet de compenser efficacement ces défauts majeurs et, grâce à sa construction pratique, d'améliorer considérablement la résistance à la déformation de la charpente.

1. Types de technologies de modernisation des ponts

La plupart des ponts conçus et construits en Chine dans les années 1960 et 1970 présentent un faible indice de charge. Aujourd'hui encore en service, leur trafic et leurs charges cycliques ne cessent d'augmenter. Avec le développement du transport par remorques et conteneurs, la grande majorité des ponts actuels ont démontré leur incapacité à répondre aux exigences de qualité et de performance élevées du transport routier actuel. Par conséquent, le renforcement des études et de l'évaluation de l'état des ponts de service existants et l'utilisation de technologies de solidification et de maintenance appropriées pour renforcer les travaux contribueront grandement au développement du transport routier chinois.

Actuellement, le processus de solidification des structures de pont comprend : l'élargissement de la section transversale des ponts en ciment ; la solidification assistée par plaques de fer ; l'ajout d'une technologie de précontrainte extérieure ; et l'innovation dans le processus de solidification des structures de pont. Cet article se concentre sur la technologie de renforcement composite FRP.

1.1 Extension de la technologie de renforcement des sections de pont

Cette technologie repose essentiellement sur l'extension de la surface d'appui, l'augmentation du niveau de charge du pont et l'élargissement de la couverture du renforcement. Deux mesures peuvent être prises pour étendre la section transversale du béton : l'une consiste à augmenter l'épaisseur de la dalle du tablier, c'est-à-dire à approfondir la couche de renforcement du tablier, afin d'augmenter l'épaisseur d'appui de la poutre principale et la rigidité de la section d'appui, et de renforcer l'intégrité du pont dans son ensemble. L'autre consiste à augmenter les dimensions tridimensionnelles de la poutre principale et du cadre de charge des armatures de poutre, à augmenter l'épaisseur de la poutre principale et à limiter les déformations en flexion.

Le ciment fraîchement coulé lors de la construction du pont faisant partie de la structure de contrainte secondaire, la structure de contrainte à la jonction est complexe. De plus, le processus de solidification est long, ce qui perturbe gravement la circulation des véhicules sur le tablier. De plus, il est très difficile de couler la poutre en bas et sur les côtés. La technologie de renforcement de ce pont est principalement utilisée pour les ponts à poutres transversales et les ponts en arc de petite taille et à espace de construction limité.

1.2 Les ponts sont précontraints extérieurement.

La technologie de renforcement de la structure du pont consiste à utiliser la poutre du tablier comme base d'ancrage fixe. La force de précontrainte exercée par les barres d'acier sollicitées dans la zone d'appui en traction permet de contrebalancer la gravité dans une certaine mesure, réduisant ainsi la charge et améliorant la résistance à la charge de la structure. Sa particularité est de ne pas augmenter le poids du pont lui-même, d'augmenter la résistance à la déformation de la charpente et de limiter la fissuration. De plus, elle permet de ne pas affecter la libre circulation des véhicules sur le tablier pendant le renforcement. Cependant, la précontrainte extérieure du pont peut endommager considérablement la charpente d'origine. De plus, il est fréquent que les barres d'acier tendues se relâchent lors de la mise en tension, ce qui peut entraîner une défaillance du renforcement. La technologie de renforcement des ponts est largement utilisée pour les ponts nécessitant le levage de charges de grande portée de la charpente d'origine.

1.3 Technologie de renforcement composite PRF

La technologie de renforcement du pont est similaire à celle consistant à lier la plaque de fer à la rive d'appui d'un élément en ciment par un liant chimique. Cette liaison assure ainsi les fonctions de support et de compression des éléments du pont, améliorant ainsi la résistance à la déformation et la capacité portante de la structure.

Deux groupes de liants à base de résine chimique sont utilisés pour lier la plaque de fer à la surface du corps en ciment et des autres pièces en fer. Ainsi, le ciment, le liant chimique et la plaque de fer peuvent supporter ensemble la charge, améliorant ainsi la résistance à la déformation et la capacité portante de la structure du pont. Dans une certaine mesure, la plaque d'acier peut remplacer la fonction portante de la barre d'armature, améliorant ainsi la capacité portante de la charpente. Historiquement, l'utilisation de cette technologie de renforcement des structures de pont remonte à la fin des années 60. Avec l'expansion continue de son champ d'application en ingénierie, son application à court terme a également été révélée. Le point essentiel est le suivant : l'utilisation de plaques d'acier collées pour le renforcement augmente considérablement le poids du pont. De plus, ces plaques sont facilement exposées à l'humidité pendant une longue période, ce qui entraîne une rouille profonde. L'effet de renforcement est donc négligeable au début.

La fibre de carbone, également appelée composite renforcé, est un matériau composite à fibres. Actuellement, la fibre de carbone utilisée en ingénierie est une fibre continue constituée de plusieurs brins de fibres continues liés au substrat par extrusion et moulage par étirage. Elle peut être collée sur le toit et la semelle des poutres en béton afin d'en améliorer la rigidité. Elle peut également être collée sur l'âme des poutres en béton afin d'en améliorer la résistance au cisaillement. Les fibres de carbone peuvent être utilisées non seulement pour le renforcement de la superstructure du pont, mais aussi pour le renforcement de la sous-structure (culée de pile). Il s'agit d'enrouler des fibres à l'extérieur de la pile, ce qui permet d'améliorer considérablement la résistance et l'état de contrainte de la pile, améliorant ainsi sa capacité portante. De plus, les torons en PRFC peuvent également être utilisés comme câbles de précontrainte dans les structures en béton précontraint.

En général, selon le nombre de portiques et de piles dans la partie inférieure de la poutre à appui simple, un traitement continu est réalisé entre les poutres simples afin de former un pont continu. Sous le tablier du pont, la poutre renforcée en acier est renforcée ou la connexion est transformée en connexion fixe. L'application de cette technologie de renforcement est très efficace, mais des calculs et des analyses minutieux sont nécessaires avant toute opération de consolidation.

2. Processus de construction d'un vieux pont renforcé en PRF

Avant la construction, les caractéristiques du pont et de ses composants doivent être étudiées en détail. Les matériaux utilisés, les résines et les machines correspondantes doivent être préparés. Parallèlement, conformément aux plans de conception, le nivellement de la structure permet de déterminer la position d'adhérence du tissu en fibre de carbone.

La surface du béton collé est poncée, réparée et suffisamment séchée. En cas d'humidité, la surface doit être sèche.

3. Résumé

Compte tenu des problèmes de vieillissement, de rupture et de fissures rencontrés par les ponts, il est nécessaire d'innover et d'adopter de nouvelles technologies pour accélérer, optimiser et sécuriser le processus de renforcement grâce à l'utilisation généralisée de composites FRP.