Poutres en béton précontraintSont largement adoptés dans l’ingénierie routière et ferroviaire en raison de leur performance de force rationnelle et de leur grande capacité d’entravement. Néanmoins, les fissures diagonales de l’âme, un défaut structurel courant, nuisent directement à la capacité de charge et à la durabilité des ponts. Cet article étudie systématiquement les causes induisant les fissures à partir de quatre dimensions: la conception, la construction, les matériaux et le fonctionnement du service. Mauvaise disposition de la précontrainte et configuration insuffisante d’armature de cisaillement dans la phase de conception; La déviation dans le positionnement des gaines ondulées et le placement défectueux du béton pendant la construction; La réaction alcalino-agrégée et la corrosion des barres d’acier au niveau du matériau; Ainsi que la surcharge et l’érosion environnementale en service peuvent tous déclencher la fissuration.

1 facteurs liés à la conception

Les défauts de conception constituent la cause fondamentale des fissures de l’âme diagonale. Un système de précontrainte mal conçu, par exemple des tendons de précontrainte trop épars ou des angles de flexion insuffisants, se traduit par une faible contrainte de précompression effective dans la bande. En outre, une inadéquation entre les tendons de précontrainte longitudinaux et verticaux (par exemple un espacement excessif des barres de précontrainte verticales dépassant 60 m) entraîne une résistance au cisaillement insuffisante de l’âme. La recherche de l’efficacité économique dans certaines conceptions fixe l’espacement des étriers à la limite supérieure du code (par exemple, 15 cm) sans organiser l’armature structurale diagonale. Par conséquent, le béton supporte plus de 60 p. 100 de la force de cisaillement (la recommandation du code est ≤ 50 p. 100), ce qui rend la rupture par cisaillement sujette à des conditions de surcharge. Une épaisseur de l’âme insuffisante (par exemple seulement 20 lires cm à mi-portée) ou une variation brusque de l’épaisseur (par exemple une forte réduction de 30 lires cm aux supports à 20 lires cm à mi-portée) donne lieu à un changement brusque de la rigidité de la section et à des zones de concentration des contraintes.

2 facteurs liés à la construction

La qualité défectueuse de la construction agit comme un déclencheur direct de l’amorçage des fissures. La déviation horizontale ou verticale de gaines ondulées dépassant 5 m c pendant la construction déplace les tendons de précontrainte de leur position prévue et entraîne une contrainte pré-compressive locale insuffisante dans la bande. Un contrôle inadéquat de l’effondrement pendant la coulée du web (> 200 mm) provoque la ségrégation du béton; Des vibrations inadéquates (surtout sous les conduits ondulés) produisent un alvéinage et des vides, ce qui réduit la résistance du béton à la traction de 15 à 20%. 

La fabrication précise des coffrages et l’installation sur site jouent ici un rôle pratique. Un coffrage en acier de pont fiable permet de maintenir une géométrie précise des sections et des conditions de coulée uniformes du béton, évitant ainsi une concentration inattendue des contraintes dérivées d’une déviation dimensionnelle.

De plus, les joints froids formés par un intervalle excessivement long (> verrouillage de 2 verrouillage de heures) entre les couches de coulée successives affaiblissent l’intégrité monolithique de la bande. Une séquence de tension incorrecte (par exemple la mise en tension des tendons longitudinaux avant les tendons verticaux) ou une contrainte de tension contrôlée insuffisante (seulement 90 x de la valeur de conception) entraîne une distribution inégale de la tension de précompression et de la tension de traction de la bande dans les régions locales.

3 facteurs liés aux matériaux

Les propriétés détériorées des matériaux favorisent considérablement le développement de fissures. Par exemple, une teneur élevée en alcali dans les agrégats locaux (> c.-b. 3 c.-b. kg/m³) réagit avec les alcalis dans le ciment pour former un gel expansif, générant des fissures de la bande en maille qui évoluent en fissures diagonales. Les données d’inspection des ponts révèlent que la réaction alcalino-agrégée peut réduire le module d’élasticité du béton de la bande de 25 lires et sa résistance à la traction de 30 lires. Une couverture en béton insuffisante (< liv. 3 liv. cm) conduit à la corrosion des barres de précontrainte ou des étriers verticaux avec un rapport de perte de section de 10% à 15%. Non seulement la corrosion affaiblit la contribution de l’armature au cisaillement, mais elle induit également la fissuration du béton due à la dilatation induite par la corrosion. Excessive cement dosage (> 400 kg/m³) or low fly-ash replacement ratio (< 15 %) increases early-age shrinkage of concrete, which generates shrinkage cracks under restraint conditions; De telles fissures se superposent souvent et se propagent avec des fissures diagonales.

4 facteurs liés au service et à l’exploitation

Des conditions défavorables en service accélèrent l’amorçage et la propagation des fissures. Les actions répétées de véhicules surchargés soumettent l’âme à une force de cisaillement et à un moment de flexion bien au-delà des valeurs de calcul. La différence de température solaire crée un gradient de température sur la bande (jusqu’à 15 ℃/m), superposant les contraintes thermiques verticales et transversales et formant des zones de tension dans la partie centrale de la bande. En été, dans des conditions de température élevée, les contraintes thermiques dans certaines âmes de pont peuvent atteindre 1,2, ce qui contribue grandement à la propagation des fissures. Le tassement différentiel des piliers et des culées supérieur à 5 lires cm induit un moment de flexion et une force de cisaillement supplémentaires dans les poutres en caisson et déclenche une contrainte locale excessive de l’âme. Les ponts construits sur des fondations en terre molle sont particulièrement sensibles à ce problème: chaque augmentation de 1 liant différentiel de mm augmente la contrainte supplémentaire de la bande de 0,2 liant de MPa.

Pour finir

En résumé, les fissures diagonales de la bande sont caractérisées par des causes complexes à sources multiples, de forts effets de superposition et des dangers persistants. Un contrôle strict des liens entre la conception, la construction et l’exploitation, en tenant compte de tous les facteurs contributifs, est essentiel pour prévenir les fissures. Pour les ponts existants présentant des fissures en diagonale de plus ou moins grande gravité, le choix de technologies appropriées de renforcement et de réparation en fonction de la nuance des défauts, de la morphologie des fissures et de l’état des contraintes structurales afin de fermer les fissures, de restaurer la capacité portante et d’améliorer la durabilité globale de la carcasse constitue une tâche essentielle pour l’entretien et la réhabilitation des ponts. Par conséquent, le présent document présentera systématiquement des contre-mesures de renforcement pour les fissures diagonales de l’ame dans différentes conditions de défaut, élaborera les scénarios applicables, les procédures de construction, les critères de paramètres et le rendement de diverses techniques de renforcement, et fournira des références techniques détaillées pour la réparation des défauts et l’amélioration du rendement de ponts similaires.