Code Uic: Méthodes de Maintenance Et Pathologie Des Ponts Ferroviaires [PDF]

Zitiervorschau

CODE UIC

778-4

2e édition, Mars 2011 Version traduite

Méthodes de maintenance et pathologie des ponts ferroviaires Instandhaltungsmethoden für Eisenbahnbrücken einschließlich Schadensbeschreibung Defects in railway bridges and procedures for maintenance

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Fiche à classer au chapitre : VII - Installations fixes

Application : A dater du 1er mars 2011 Tous les Membres de l’Union Internationale des Chemins de fer

Historique des mises à jour : 1re édition, Juillet 1989

Première édition parue sous le titre "Défauts des ponts ferroviaires et mesures à prendre en vue de l'entretien et du renforcement de ces ouvrages".

2e édition, Mars 2011

Refonte de la fiche.

Le responsable de la fiche est indiqué dans le Code UIC

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Sommaire Résumé .................................................................................................................................1 1-

Visite technique des ponts ferroviaires et détection des avaries .......................... 2 1.1 - Généralités ........................................................................................................... 2 1.2 - Modalités de la visite technique............................................................................ 5

2-

Pathologie des ponts existants ................................................................................. 8 2.1 - Définitions ............................................................................................................. 8 2.2 - Détection et mesures des avaries ........................................................................ 8 2.3 - Classification des avaries ................................................................................... 23

3-

Surveillance ............................................................................................................... 24 3.1 - Méthodes d'essais .............................................................................................. 24 3.2 - Méthodes de traitement des données ................................................................ 24 3.3 - Capteurs ............................................................................................................. 25

4-

Méthodes d'évaluation des contraintes et de la résistance.................................. 26

5-

Maintenance, réparation, renforcement et régénération....................................... 28 5.1 - Maintenance ....................................................................................................... 28 5.2 - Réparations ........................................................................................................ 28 5.3 - Renforcement ..................................................................................................... 29 5.4 - Régénération ...................................................................................................... 30

Annexe A -

Termes techniques ..................................................................................... 31

Bibliographie ......................................................................................................................39

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Résumé La présente fiche donne des orientations et des recommandations concernant les modalités de maintenance et de renforcement des ponts ferroviaires. Elle présente également des dispositions et une méthodologie de visite, décrit la pathologie ainsi que des méthodes permettant leur suivi et leur évaluation. Enfin, la fiche définit des méthodes applicables à la maintenance, à la réparation, au renforcement et à la régénération de ces ouvrages. Cette fiche remplace l'édition 1989 de la fiche UIC n° 778-4 et intègre les résultats d'un Projet de Recherche Intégrée Européen 2003 - 2008 intitulé "Sustainable Bridges - Assessment for Future Traffic Demands and Longer Lives" (TIP3-CT-2003-001653) relevant du 6e Programme-Cadre de l'UE.

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1 - Visite technique des ponts ferroviaires et détection des avaries 1.1 -

Généralités

Les visites techniques régulières sont un moyen d'assurer la surveillance de l'état au quotidien des ouvrages, en notant les avaries lorsqu'elles sont relevés et en identifiant la cause de tout dégât relevé. L'état effectivement constaté doit être confronté au référentiel exigé pour l'ouvrage en service. S'il est établi par la visite technique que l'ouvrage ne présente que des avaries mineures, ces résultats peuvent être exploités pour spécifier et planifier des opérations de maintenance nécessaires. Si par contre les dégâts constatés s'avèrent plus importants, l'ouvrage doit alors être réparé et remis dans un état satisfaisant, et les causes des avaries doivent être analysées et supprimées (Voir Fig. 1 - page 3, 2 - page 3 ou 3 - page 4). En particulier, l'état de l'ouvrage doit permettre l'acheminement régulier du trafic ferroviaire sur la ligne où se situe l'ouvrage tout en assurant en tout temps le niveau de sécurité exigé pour la catégorie de ligne à laquelle il est affecté. Lorsque les paramètres d'exploitation sont modifiés (par exemple, en raison de masses à l'essieu plus élevées ou du relèvement des vitesses), une bonne connaissance de l'état réel de l'ouvrage sera un élément essentiel pour à la décision, soit de le renforcer ou de le régénérer dans son intégralité. Les ingénieurs doivent certes adopter la solution technique permettant de minimiser les perturbations occasionnées à l'exploitation ferroviaire. Toutefois la rentabilité globale des travaux techniques à engager devra également être prise en compte. Les responsables du projet et les concepteurs de ponts devront privilégier les types de construction facilitant les visites techniques rapides, la maintenance, la réparation ou la régénération de l'ouvrage durant toute sa durée de vie. Les considérations ci-après se réfèrent à des rapports établis dans le cadre du projet UE "Sustainable Bridges - Assessment for Future Traffic Demands and Longer Lives". Ces rapports sont disponibles sur le site : www.sustainablebridges.net. Pour les ponts voûtés en (de) maçonnerie, il convient de se reporter aux informations complémentaires données dans la fiche UIC n° 778-3 (2009) (voir Bibliographie - page 39), qui contient des Recommandations pour les visites techniques, l'évaluation, et la maintenance de ces ponts. Se reporter à la norme EN 13306 (2001) (voir Bibliographie - page 39) pour la définition de la terminologie relative à la maintenance.

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Phase d’exploitation

Exigences économiques et politiques (masses par essieu et vitesses plus élevées, volumes de trafic en augmentation, vie utile prolongée, etc.)

Visites techniques régulières suivies d’une évaluation d’état (information qualitative)

GESTION DES PONTS (Administration)

“Maintenance régulière” légère (préventive, corrective)

Optionnel : Surveillance facultative de de la santé structurelle (information qualitative)

Système de gestion des ponts (le cas échéant informatisé)

SB-guide (2007) Fig. 1 - Fonctionnement régulier et maintenance des ponts S'agissant des questions liées à la sécurité, l'aptitude au service ou la durabilité des ouvrages, se reporter aux Fig. 2 - page 3 ou 3 - page 4 pour les mesures à déployer.

Enquête et évaluation Visites techniques ponctuelles accompagnées de tests plus ou moins poussés (informations quantitatives)

EVALUATION DES PONTS (exécutée par phases : Niveaux I - III)

Surveillance ciblée sur un laps de temps limité (informations quantitatives)

Performance exigée validée ?

Prise de décision et actions déployées

Redéfinir l’utilisation

Intensifier la surveillance

Renforcer et/ou réparer

Remplacer

SB-guide (2007) Fig. 2 - Etape ponctuelle de fonctionnement/maintenance des ponts en cas de problème particulier lié à la sécurité, l'aptitude au service ou la durabilité

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Une fois les décisions prises et les actions déployées (dernière ligne de la Fig. 2 - page 3), le pont est remis en service commercial et le processus de maintenance reprend son cours conformément à la Fig. 1 - page 3. Se reporter à la Fig. 3 pour un complément d'information sur les modalités d'évaluation.

Doutes

PHASE 1 Visite in situ Examen des documents Calcul simple

Doutes confirmés ?

Oui

PHASE 2 intermédiaire Visites supplémentaires et suivi Calculs et analyses détaillées Etude des matériaux

Non Respect des fiches et référentiels ?

Non

Oui

Simple réparation ou remplacement ?

Non

Oui

PHASE 3 amplifiée Calculs et analyses plus approfondis Etudes en laboratoire et essais in situ Modélisation statistique Evaluations en termes de fiabilité Analyse des décisions économiques Suivi

Simple réparation ou simple renforcement du pont Redéfinir l'utilisation Mettre à jour la stratégie de maintenance, d’inspection et de suivi

Oui

Capacité portante suffisante ? Fonctionnement satisfaisant en service ?

Non

Utilisation inchangée du pont

Redéfinir l'utilisation, mettre à jour la stratégie de maintenance, d'inspection et de suivi

Renforcement du pont

Régénération/ remplacement de l’ouvrage

SB-LRA (2007) Fig. 3 - Organigramme d'évaluation des ponts existants dans le cadre du processus incorporant la phase ponctuelle de fonctionnement et de maintenance dans la Fig. 2 On identifie trois phases d’évolution : Initiale (niveau 1), Intermédiaire (niveau 2), Améliorée (niveau 3) en fonction de la complexité des questions soulevées.

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1.2 1.2.1 -

Modalités de la visite technique Détails et fréquence

Les visites techniques doivent être effectuées selon différents niveaux de détails et à des intervalles différents, en fonction du type de visite à réaliser et compte tenu du type et de l'état antérieur de l'ouvrage. Hormis la surveillance ordinaire reposant sur l'observation continuelle de l'ouvrage par les agents d'accompagnement/de voie, on distingue trois niveaux de visites techniques. -

Visite technique régulière (Routine inspection) : Visite technique annuelle à partir du sol par un collaborateur formé à cet effet.

-

Visite technique principale (Principal inspection) : Examen visuel affiné axé sur la sécurité 2 ou 3 ans après la visite technique générale. La visite technique principale peut également mettre en évidence la nécessité de visites approfondies ponctuelles ne portant pas nécessairement sur l'ensemble de l'ouvrage, mais éventuellement relatives à un élément constitutif particulier ou un problème ponctuel.

-

Visite technique générale (General inspection) : Il s'agit de la visite la plus poussée. Elle entraîne l'examen et l'évaluation de toutes les parties du pont accessibles (sondage au marteau sur les surfaces en béton) tous les 4 à 6 ans. Toutefois, les intervalles entre interventions doivent refléter le type de pont observé et les avaries constatées. Dans la pratique donc, les intervalles entre visites varieront selon le type de l'ouvrage et son état. La visite technique générale devra se concrétiser par l'établissement d'un compte-rendu complet et détaillé de l'état de l'ouvrage.

La visite technique finale exécutée à l'occasion de la remise de l'ouvrage ou avant sa mise en service, ou encore après des grands travaux de réparation, constitue un référentiel pour l'état exigé. En règle générale, des équipements et des moyens spéciaux seront nécessaires à la bonne exécution de ces visites durant lesquelles les ouvrages devront faire l'objet d'un examen visuel pour repérer toutes les avaries éventuelles à l'aide de techniques d'examen particulières.

1.2.2 -

Visites techniques régulières

L'inspecteur doit avoir été formé et disposer d'une bonne compréhension de la problématique des ponts. L'équipement standard comprend des outils de base tels que marteaux, caméras et appareils d'éclairage). Les fondations doivent être inspectées dans les eaux peu profondes.

1.2.3 -

Visites techniques principales

L'inspecteur doit être sensibilisé à la méthodologie décrite au point 2.2 - page 8. Une visite principale comporte un examen visuel de tous les éléments constitutifs accessibles de l'ouvrage sans recourir à des équipements d'accès spéciaux. Toutes les avaries détectables visuellement à partir du sol doivent être enregistrées et l'ouvrage classé en fonction de son état. Si l'on découvre des défauts affectant la sécurité ou des situations nouvelles, il est possible de mettre en place un suivi dans la durée. Ce dispositif permet de surveiller les éléments potentiellement dangereux et l'évolution des dommages entre deux visites techniques périodiques. Les visites de ce type pourront être complétées par un recours à des spécialistes extérieurs.

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Se reporter au manuel SB-MON (2007) pour les détails concernant la méthodologie de surveillance dans la durée et à la fiche UIC n° 778-3 (voir Bibliographie - page 39) en ce qui concerne les ponts voûtés en maçonnerie.

1.2.4 -

Visites techniques générales

Les visites techniques générales doivent être réalisées par un expert/un ingénieur en ponts, le cas échéant, avec l'assistance de spécialistes compétents dans la conduite d'examens et disposant des connaissances techniques nécessaires. Ces personnes doivent non seulement identifier les avaries mais également surveiller leur évolution par le biais de mesures appropriées afin d'observer les mouvements, jeux ou réductions de sections résultant de sollicitations, dues à la corrosion, etc. Une évaluation de "premier niveau" de la capacité du pont pourrait être conduite dans le cadre de la visite. Les causes les plus probables des différents types de dégâts doivent être répertoriées, et le compte-rendu de visite doit définir les besoins en matière de réparation, d'inspection plus approfondie ou de surveillance du pont concerné, ainsi que les éventuelles restrictions de circulation. Il convient de prévoir des moyens appropriés permettant d'accéder aux différentes parties de l'ouvrage, qu'il s'agisse d'échelles ou d'échafaudages spéciaux. Ces moyens, en fonction de la topographie et des caractéristiques de l'ouvrage à visiter (longueur, hauteur, etc.), et selon les exigences de d'entreprise ferroviaire concernée, peuvent être distingués comme suit : -

dans le cas de viaducs très longs enjambant des terrains inaccessibles, il pourrait s'avérer rentable de doter l'ouvrage, lors de sa construction, d'une nacelle de visite, ou au minimum de rails longitudinaux pouvant être empruntés par un véhicule d'inspection acheminé sur site en tant que de besoin seulement ;

-

nacelles montées sur rails/descendantes. Cet équipement est monté sur un véhicule ferroviaire à son extrémité extérieure : il est doté d'un système de bras articulé à fonctionnement hydraulique contrôlable et manœuvrable soit depuis la nacelle soit du véhicule. Ces équipements peuvent être déployés pour des visites complètes en n'utilisant qu'une des voies d'un tronçon à double voie. Ils sont accompagnés d'un véhicule de service appartenant au Service de l'Equipement ;

-

plateformes élévatrices montées sur véhicules ferroviaires, routiers et/ou rail/route. Ces plateformes montées sur véhicule ferroviaire, véhicule routier ou véhicule rail/route peuvent être acheminées par fer ou par route : elles sont dotées d'une nacelle de visite logée soit sur le prolongement d'un bras à double articulation ou sur un bras à multi-sections télescopiques. Les examens sont assurés soit depuis la nacelle de visite elle-même, soit depuis la cabine de pilotage du véhicule ferroviaire, routier ou rail/route.

On trouvera au point 2.2 - page 8 ainsi que dans le manuel SB-MON (2007), chapitre 7, des exemples de méthodologies, une boîte à outils de surveillance, et dans la fiche UIC n° 778-3 pour les ponts voûtés en maçonnerie. Les enquêtes ponctuelles, comme par exemple l'analyse des vibrations permettant d'évaluer l'état de l'ouvrage, les analyses minéralogiques et microscopiques permettant de diagnostiquer l'état des matériaux, les essais aux ultrasons ou la radiographie pour les câbles, etc. relèvent de la compétence d’équipes d'experts.

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Les préparations visant à faciliter les visites doivent être effectuées préalablement, comme par exemple : -

le toilettage des zones d'appui de la structure portante ;

-

la mise en place d'échafaudages ;

-

la dépose de certains parements pour faciliter la visite des principaux éléments constitutifs structurels.

Dans le cas de piles et de fondations, le recours à des plongeurs pourra s'avérer nécessaire.

1.2.5 -

Documents

Les documents tels que les dessins de conception, les relevés géotechniques, les calculs, les documents d'exécution et les comptes-rendus des visites d'homologation apportent les données d'entrée de base utiles aux visites. Ces documents doivent être mis à disposition pendant la visite sous forme papier ou numérique (par ex. sur ordinateur portable). Les comptes-rendus de visites ultérieures s'inspireront des relevés antérieurs de l'état effectif de l'ouvrage. Ils contiendront les détails des pathologies repérées et de l'évolution des avaries constatées lors de visites antérieures. Seront également fournis les détails des travaux de maintenance nécessaires à court et moyen terme ainsi que des interventions éventuellement effectuées depuis la dernière visite.

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2 - Pathologie des ponts existants 2.1 -

Définitions

Pour une liste de définitions et notations (voir Annexe A - page 31).

2.2 2.2.1 -

Détection et mesures des avaries Vue d'ensemble des méthodologies et des équipements

-

Examen visuel ;

-

Détection et surveillance des fissures en tout genre au moyen de dispositifs d'enregistrement, de jauges de contrainte, de jauges de largeur de criques, d'indicateurs collés, d'équipements à ultrasons, de cales de mesures, d'extensomètres, etc. ;

-

Mesure des déformations sous sollicitations statiques et dynamiques, mesures des déformations graduelles, mesures des réactions des appuis et des rotations ;

-

Nivellement ;

-

Analyse du comportement dynamique (sismographe ou accéléromètre).

Les exemples suivants de méthodologies disponibles sont repris du manuel SB-ICA (2007) (voir Bibliographie - page 39), Tableau 5.2. Le manuel SB-ICA (2007) comporte également une boîte à outils pour des méthodes d'essais non-destructifs (NDT), complétée par un résumé d'une page pour chaque méthode indiquant ses avantages et inconvénients. Cette boîte à outils est basée sur l’ouvrage de Helmerich et al. (2007, 2008 a, b). La méthodologie pour les ponts voûtés en maçonnerie est également présentée dans la fiche UIC n° 778-3. L'évaluation non destructive des structures internes implique de toute manière une validation in situ pour apprécier l'adéquation et la précision de la méthode selon les intentions des gestionnaires d'infrastructure. Tableau 1 : Vue d'ensemble des méthodes et des équipements Méthodes visuelles simples Examen visuel externe

Examen visuel externe, effectuée systématiquement en règle générale dans le cadre de la surveillance. Point faible : dépendant des facteurs humains.

Examen visuel interne (endoscope)

Examen visuel interne au moyen de dispositifs par l'intermédiaire de trous dans les parties cachées ou couvertes des structures en acier/ béton ; expérience requise ; examen limité par la longueur du câble.

Mesure du volume interstitiel

Evaluation des interstices par pression d'air ou pression fluidique.

Perméabilité à l'air (torrent)

Perméabilité à l'air ou perméabilité fluidique des surfaces en béton en tant que mesure de la durabilité.

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Tableau 1 : Vue d'ensemble des méthodes et des équipements Méthodes visuelles simples Mesure du revêtement en béton

Profondeur des armatures dans la structure en béton, épaisseur de l’enrobage, équipement fiable disponible dans le commerce.

Test de la profondeur de rugosité

Analyse de la rugosité superficielle du béton.

Essai par ressuage (de liquide)

Fissures superficielles dans les soudures des constructions en acier.

Essai sclérométrique

Dureté du béton frais. Du grec skleroo = durcir.

Dureté

Dureté de l'acier.

Transfert thermique (procédés thermographiques) Thermographie transiente (active)

Désolidarisation de tuiles, plâtres, mortiers, matières plastiques renforcées par fibre de carbone (CFRP), détermination de la teneur en humidité/moisissure.

Thermographie d'impulsions en position

Désolidarisation, près des vides superficiels à contraste optimisé.

Méthodes acoustiques, électriques et électromagnétiques Emission Acoustique

Détection de fissures actives croissantes.

Emission Acoustique Modifiée (AE)

Relevé des fissures actives connues, en AE modifiée en laboratoire pour le repérage de fissures actives.

Examen d'Intégrité des Piliers à Basses Sollicitations

Longueur et intégrité des piliers.

Séismique parallèle

Profondeur de piles/feuilles.

Tomographie du forage transversal

Méthode de sondage du sol : affouillement, paramètres des déblais, consolidation sous remblais.

Méthode à ultrasons

Qualité des matériaux dans les fondations.

Echo de radar à impulsions (béton)

Localisation d'armatures et de fers de précontrainte, de creux, de zones à constantes diélectriques différentes, épaisseur du béton.

Tomographie radar (béton)

Epaisseur des éléments en béton, taux d'injection de coulis dans les canalisations d'éléments de précontrainte, localisation des barres nervurées et des gaines d'éléments précontraints. En règle générale : nécessité d’accès par deux côtés au moins.

Radar micro-ondes

Radar micro-ondes servant à mesurer les déformations et déplacements sans contact, par exemple sous les charges de trafic, à partir des interférences.

Conductivité électrique

Localisation de l’humidité, examens des barres nervurées et des gaines d'éléments précontraints.

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Méthodes acoustiques, électriques et électromagnétiques Induction électromagnétique (magnétisme rémanent)

Fissures dans les fils d'éléments de précontrainte (faiblement destructif).

Echo radar par impulsions (maçonnerie)

Fissures provenant de charges concentrées, fissures superficielles dues à une perte de solidarité dans les voûtes plus stratifiées, notamment séparation de murs en décharge, écaillage ou perte de mortier.

Tomographie radar (maçonnerie)

Filtration, fissures internes dues au trafic, au cycle gel-dégel, cavités, humidité (au stade de la recherche).

Radar de pénétration des sols

Evaluation des strates et vides dans les remblais et terrains de fondation.

Echo radar

Affouillement autour des piliers de cours d'eau.

Conductivité électrique (SIP) (maçonnerie)

Teneur en humidité, nature et qualité du remblaiement (stade de la recherche).

Conductivité électrique (SIP, sol)

Humidité, nature des sols.

Pulsion galvano statique

Etat de corrosion de l'armature, propriétés du béton d'enrobage (humidité, détériorations).

Polarisation linéaire

Etat de corrosion de l'armature, épaisseur du béton d'enrobage (humidité, détériorations).

Bague de glissement

Vérification de l’intégrité des câbles en acier des ponts haubanés.

Echo ultrasonique (écho US) Pontage à sec utilisant le réseau US

Mesure de l'épaisseur, localisation des conduits d'armature et des éléments de précontrainte, des décollements, des vides, des non homogénéités dans le béton armé.

Tomographie d'émission ultrasonique

Localisation des gaines de l'armature ou d'éléments de précontrainte, interstices dans le béton (nécessité d’un accès des deux côtés).

Echo d'impact (béton)

Mesure de l'épaisseur, localisation des gaines de l'armature ou d'éléments de précontrainte, décollements, vides, non homogénéités.

Echo d'impact (béton)

Examen de la profondeur des fissures (application spéciale de l’écho d’impact).

Echo ultrasonique

Epaisseur rémanente des plaques en acier doux et moderne (inapproprié pour fer à soudure), défauts de soudure, fissures superficielles, fissures parallèles à la surface, profondeur des fissures superficielles, non-homogénéité.

Dispositif à phase ultrasonique (acier)

Défauts de soudure, non-homogénéité, cartographie de corrosion (établie par l'industrie).

Emission d'écho ultrasonique

Inclusions et ségrégations dans les plaques en acier doux et moderne (inapproprié pour fer de soudure).

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Méthodes acoustiques, électriques et électromagnétiques Examen par courant de Foucault

Fissures dans le matériau de base des assemblages rivetés (seulement dans les plaques ultra-minces en acier). Fissures dans les trous de rivets après enlèvement des rivets.

Contrôle magnétoscopique

Détection de fissures courtes superficielles ou proches de la surface dans les aciers magnétisables.

Inspection Ultrasonique Combinée

Vélocité ultrasonique (tomographie du temps de transit), sollicitation rémanente dans les rivets, intégrité des rivets.

Echo ultrasonique/ maçonnerie

Détection des détériorations.

Méthodes radiographiques Radiographie aux isotopes/acier (RI)

Détection de fissures dans des éléments cachés, et non-homogénéité dans des aciers ou raccordements (soudures) modernes. Nécessité d’accès des deux côtés.

Radiographie aux rayons X/cobalt (béton)

Détection de vides dans des RC, localisation des gaines des armatures et d'éléments de précontrainte.

Méthodes spectrochimiques et potentielles Mesure du champ potentiel électrique

Etat de corrosion de l'armature.

Spectroscopie de la Décomposition Laser

Analyse des éléments chimiques du béton sur la surface et à proximité de celle-ci.

Spectrographie d'Emission d'Etincelles

Analyse des éléments chimiques de l'acier.

Empreinte Baumann (légèrement destructive)

Analyse chimique pour identification du fer/de l'acier usés.

Méthodes avancées d'acquisition et d'évaluation des données Système de balayage automatique

Mesure automatique avec emploi parallèle de différents capteurs pour des examens non-destructifs (NDT) à haute précision géométrique des dalles de ponts en béton (condition préalable pour la fusion des données obtenues avec diverses méthodes).

Technique synthétique de focalisation sur l'ouverture

Projection inverse d'images d'ondes.

Fusion des données

Superposition des résultats de mesures NDT différentes.

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2.2.2 -

Méthodologie pour ponts métalliques

Examen sur site : -

Corrosion et réduction de la section transversale : • • • •

-

mesure de la profondeur de corrosion au moyen de calibres de profondeur ; mesure de la profondeur résiduelle par moyen ultrasonique ou par forage ; mesure directe de l'évolution des attaques par corrosion/de la corrosion par contact ; état de la protection anticorrosion.

Détection et surveillance des fissures dans le métal (acier) : • examen visuel avec ou sans recours au procédé d'examen par pénétration (ressuage) ou par magnétoscopie (pour aciers magnétisables) ; • détection par procédé radiographique ou ultrasonique (chaque fois que possible) en cas de recherche d'avaries non-visibles.

-

Détection de connexions (rivets + écrous) desserrés : • par examen visuel ; • par tapotage précis pour ne pas abîmer les rivets ; • au moyen d'une clé à couples.

-

Détection des fissures dans des joints soudés : • par examen visuel au moyen d'une lampe, avec ou sans recours au procédé d'inspection par pénétration (ressuage) ou contrôle magnétoscopique ; • par procédé radiographique ou ultrasonique en cas de doute.

Essais en laboratoire pour déterminer : la fatigue, la composition, la résistance à la rupture, la résilience, l'élongation, la limite élastique, la micrographie et la soudabilité de l’acier. A noter ici la difficulté de prélever des échantillons, ou encore le problème lié à l'obtention d'échantillons représentatifs. Grâce à l'échantillonnage des métaux il devrait être possible, moyennant un nombre limité d'examens et d'essais en laboratoire, d'obtenir les informations les plus précises possibles sur la nature et les caractéristiques des matériaux employés dans la construction de l'ouvrage. Toutefois le problème posé est le suivant : 1. il est souvent difficile de prélever une quantité suffisante d'acier sur les éléments structurels pour obtenir un échantillon représentatif ; 2. ce processus entraîne un affaiblissement additionnel de l'élément constitutif (nécessité d'intervenir en-dehors des périodes d'exploitation commerciale) ; 3. l'échantillon est-il suffisamment représentatif de l'ouvrage dans son ensemble (par exemple : vieux ponts en acier ou en fer pour lesquels des matériaux d'origines diverses ont été utilisés lors de leur construction ou de leur réparation).

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Le Tableau 2 - page 13 reprend des méthodes NDT. Une combinaison de méthodes s'avère très souvent utile. Ce tableau indique les limites des méthodes NDT et leur interférence avec l'infrastructure ferroviaire ; il précise par ailleurs les temps approximatifs utilisés (seulement pour les mesures directes sans mise en place d'équipements). Tableau 2 : Méthodes NDT pour les ponts métalliques Méthode NDT

Détails examinés

Limites d'utilisation. Précision de la méthode y compris les caractéristiques du matériau

Commentaires

Visuelle

Contamination, perte de matériau, dégradation, déplacements, fissures.

Fissures < 0,1 mm, observation superficielle seulement.

Dépend de la portée ; Temps utilisé selon le régime de visite des ponts routiers.

Tapotage au marteau

Ecoute des sons audibles lors du tapotage des têtes de rivets au marteau.

Apporte une compréhension approximative de l'état.

Simple et peu onéreux. Economique.

Emission acoustique (AT)

Fissures de propagation 2D/3D. Localisation de fissures actives.

Ne s'applique pas aux fissures stables (non-propageantes). Résolution ~ 10 % de la distance entre palpeurs. Utilisation dans les conduites en tubes et les réservoirs sur les ponts en acier.

Stade recherche. Nécessité des experts.

Essai au courant de Foucault

Vides dans couches fines.

Profondeur maximale 10 mm. Résolution locale 2 mm. Uniquement matériaux magnétisables.

Respecter les mesures de sécurité ferroviaire en cas d'utilisation d'outils portatifs.

Magnétoscopie (MT)

Fissures superficielles.

Uniquement aciers magnétisables. Largeur de la fissure > 0,1 mm. Longueur de la fissure > 1 mm. Examen du trou de rivetage pendant le renforcement par boulons précontraints.

Documentation avec photographie seulement.

Test de pénétration des couleurs

Fissures superficielles.

Enlever couleur antérieure largeur > 0,1 mm longueur > 1 mm.

Documentation avec photographie seulement.

Etat des rivets évaluable par des vérificateurs de pont expérimentés.

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Tableau 2 : Méthodes NDT pour les ponts métalliques Méthode NDT

Détails examinés

Limites d'utilisation. Précision de la méthode y compris les caractéristiques du matériau

Commentaires

Epaisseur maximale de plaque examinée : 70 mm. Amorces de fissures jusqu’à 1 mm de profondeur. Le cas échéant, irradiation sous deux angles différents.

Dernière phase (3e) de réévaluation.

Echo Examen des souduultrasonique (UT) res à la racine, épaisseur de la plaque rémanente, épaisseur du revêtement de surface.

Utilisation de rainures de référence pour le calibrage : largeur x profondeur : 0,11 mm x 0,95 mm Ratio profondeur/largeur : < 25.

Visite générale, dans toutes les phases de réévaluation, le cas échéant.

Réseau ultrasonique (Réseau UT)

Systèmes multicanaux pour adaptation à des tâches ponctuelles.

Dernière phase (3e) de réévaluation.

Radiographie (RT)

Vides internes dans éléments stratifiés parallèlement à la direction des rayons.

Profondeur des vides internes et dimensions latérales, non-homogénéité des défauts.

SB-ICA (2007), Tableau 5.4 L'UE (JRC) a publié des recommandations pour l'évaluation des structures d'acier existantes en lien avec la CECM [EUR 23252EN] (voir Bibliographie - page 39).

2.2.3 -

Méthodes pour ponts voûtés en maçonnerie

Un projet UIC sur les ponts voûtés en maçonnerie, intitulé "Maçonnerie UIC (2008)" a débouché sur des recommandations pour l'examen, l'évaluation et la réparation de ponts voûtés en maçonnerie. Voir la fiche UIC n° 778-3. Les méthodes standards s'articulent de la manière suivante : -

examen visuel in situ (éventuellement au moyen d'un endoscope) ;

-

échantillonnage, et essais en laboratoire pour déterminer la porosité, la densité, la sensibilité au gel, la composition et la désagrégation sous l’effet des intempéries.

On trouvera au Tableau 3 - page 15 les méthodes NDT. Une combinaison de méthodes est souvent utile.

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Ce tableau indique les limites et restrictions inhérentes aux méthodes NDT et les restrictions imposées à ces méthodes par l’infrastructure ferroviaire. Voir également la fiche UIC n° 778-3, Tableaux 1 à 6 pour plus d’informations. Tableau 3 : Examen Non Destructif (NDT). Méthodes pour Ponts de Maçonnerie

Méthode NDT

Détails examinés

Limites d'utilisation Précision de la méthode y compris les caractéristiques du matériau

Commentaires

Visuelle

Valeurs qualitatives : géométrie des fissures (longueur, profondeur), déplacements importants, fissures longitudinales/diagonales dans la voûte, végétation, évacuation d’eau, humidité, affaissement important.

Fissures < 1,0 mm, observation superficielle seulement. Un endoscope pourra s'avérer utile.

Temps de visite en fonction de la portée. Temps utilisé suivant le régime de visite des ponts routiers.

Tapotage (au marteau)

Ecoute de bruits audibles par tapotage de la surface au marteau de la surface en maçonnerie.

Apporte une compréhension approximative de l'état.

Simple et peu onéreux.

Echo radar 500 MHz, 900 MHz, 1,5 GHz (radar de pénétration des sols, géo-radar, radar à impulsions)

Epaisseur du berceau de voute et du mur en retour, non-homogénéité du mur de rétention, remblais/cavités, forte détérioration, humidité, inclusions métalliques (ancrages).

Convient pour une profondeur max. de 2 m (fréquences plus basses). Taille des défauts : dans des matériaux homogènes : ~ 5 % de la profondeur, dans des matériaux hétérogènes : ~ 10 % de la profondeur.

Accès depuis un côté, à employer dans la phase 3 de l'évaluation.

Echo radar 200-500 Hz

Epaisseur du ballast. Epaisseur du remblayage

Épaisseur de < 5 m dans des matériaux hétérogènes : 10 % de la profondeur.

Le projet Saferail financé par l'EU a permis la mise au point d'un nouveau wagon à 4 balises.

15

778-4 R

Tableau 3 : Examen Non Destructif (NDT). Méthodes pour Ponts de Maçonnerie

Méthode NDT

Détails examinés

Limites d'utilisation Précision de la méthode y compris les caractéristiques du matériau

Commentaires

Echo ultrasonique (US) (Réseau US sans agent de pontage) : Mode transversal : 50 kHz Mode longitudinal : 100 kHz

Non-homogénéité locale, épaisseur, inclusions métalliques.

Très dépendant de l'état de la maçonnerie. Taille du défaut : 10-30 mm. Le bruit de la circulation ferroviaire, les activités de construction comme par exemple : le forage, le dysfonctionnement de l'attache ou tout autre bruit peuvent influer sur l'acquisition du signal acoustique.

Accès depuis un côté, en fonction de la tâche à résoudre : fréquence 50-300 kHz. Evaluation phase 3.

Emission acoustique

Localisation des fissures actives (fissures propageantes).

10 % de la distance du capteur dans le réseau, influencé par les basses températures, les défauts, le taux de déformation.

Méthode faisable, pas de standard définitif car recherches en cours.

Polarisation induite spectrale (SIP)

Humidité, non-homogénéité visualisées sous forme d'images de conductivité en 2D.

Applicable à la maçonnerie, au remblayage.

Pas de standard définitif : recherches en cours.

Essai au vérin plat Simple ou double*

Détermination des sollicitations en service dans la maçonnerie.

Local près de la surface, information sur le comportement aux sollicitations/l'élasticité de la maçonnerie, résolution destructive localement ~ 0,1 N/mm2.

Essai standard (Rilem, ASTM).

Méthode de forage des trous*

Comportement contrainte-allongement en un seul point.

Information locale et superficielle seulement. Précision jauge de contrainte : + 1 .

SB-ICA (2007), Tableau 5.4

16

778-4 R

2.2.4 -

Méthodes pour les Ponts en Béton

Ponts en béton armé (cadres réalisés en place, ponts à dalles et ponts à poutres) : -

détection d'armatures inadéquates : nombre, diamètre et emplacement des poutrelles de pont, fracture et corrosion des armatures, couverture en béton (jauge de profondeur),

-

détection de cavités dans la structure,

-

mesure de la profondeur de carbonatation, profondeur de pénétration des ions chlore, mesures des fissures, mesure de résistance,

-

essai des échantillons en laboratoire : résistance à la compression, composition, densité, porosité, sensibilité au gel/dégel, résistance à la rupture, degré de désagrégation dûe aux intempéries.

Ponts en béton précontraint (ponts à rainures/conduites, ponts à dalles, ponts à poutre, ponts en forme de caisson) : -

détection d'armatures inadéquates et de cavités dans la structure des ponts (cas des ponts en béton armé),

-

détection d’avaries dans les gaines des câbles : alignement imprécis des canalisations et jointoiement défectueux, rupture et corrosion,

-

détection d’avaries dans les fils et câbles : nombre, dimensions, position, rupture et corrosion,

-

examen des échantillons en laboratoire : résistance à la rupture, fatigue, composition, allongement, résistance à la flexion, soudabilité.

Mesures additionnelles pour les ponts mixtes acier/béton : -

détection de la séparation entre acier et béton par radiographie (en particulier la gammagraphie).

On trouvera une liste des méthodes NDT dans le Tableau 4 - page 18. Une combinaison des méthodes s'avère souvent très utile. Le tableau ci-après indique les limites ainsi que les restrictions imposées aux méthodes non destructives (NDT) par l’infrastructure ferroviaire.

17

778-4 R

Tableau 4 : Examen Non Destructif (NDT). Méthodes pour ponts de maçonnerie

Méthode NDT

Détails examinés

Limite d'utilisation Précision de la méthode, y compris les caractéristiques du matériau

Commentaires

Visuelle

Contamination, perte, détérioration, déplacements, fissures, déformations.

Fissures < 0,1 mm, seulement observation de la surface, détachement de la couverture en béton.

Temps de visite en fonction de la portée. Temps selon le régime de visite des ponts routiers.

Tapotage au marteau

Ecoute des bruits audibles par tapotage au marteau de la surface du béton.

Tapotage de la surface afin de faire tomber les décollements du béton (dûs, par ex., à la corrosion).

Simple et peu onéreux.

Echo radar 500 MHz, 900 MHz, 1,5 GHz (Radar de pénétration des sols, Géo-radar, radar à impulsions)

Epaisseur de l'âme de poutre, épaisseur de dalle, murs de soutien, éléments de précontrainte, gaines de câbles, non homogénéités, humidité, inclusions métalliques (ancrages).

Adapté pour une profondeur maximale de 2 m (fréquences plus faibles). Taille des défauts : dans les matériaux homogènes : ~ 5 % de la profondeur, dans des matériaux hétérogènes : ~ 10 % de la profondeur. Une armature superficielle dense empêche toute pénétration en profondeur.

Accès depuis un seul côté. Utiliser dans l'évaluation phase 3.

Transmission radar 500 MHz, 900 MHz, 1,5 GHz

Epaisseur de l'âme de poutre, armature, gaines des conduites des éléments de précontrainte, non homogénéités.

Méthode encore en développement. Perspective d'une meilleure image de la non-homogénéité.

Niveau recherche. Accès depuis les deux côtés.

Echo ultrasonique (US) (réseau US sans agent de pontage) : mode transversal : 50 kHz mode longitudinal : 100 kHz

Armature, emplacement des éléments de précontrainte, injection des éléments de précontrainte, non-homogénéité locale, épaisseur, Inclusions métalliques.

Profondeur : 5-40 cm. Taille des défauts : 10-30 mm. Le bruit des trains, les activités de construction comme par exemple les forages, dysfonctionnement de l'ancrage ou d’autres bruits peuvent influer sur l'acquisition de signaux acoustiques.

Accès depuis un côté : en fonction de la tâche à résoudre : fréquence 50-300 kHz. Evaluation phase 3.

18

778-4 R

Tableau 4 : Examen Non Destructif (NDT). Méthodes pour ponts de maçonnerie

Méthode NDT

Détails examinés

Limite d'utilisation Précision de la méthode, y compris les caractéristiques du matériau

Commentaires

Emission acoustique

Localisation de la propagation (fissures actives).

10 % de la distance du capteur dans le réseau, impacté par les faibles températures, les défauts, le taux de déformation.

Méthode faisable, pas de normes définitives car recherches toujours en cours.

Couplage d'aire ultrasonique

Interstices.

Les ondes de surface réfléchies influent sur les ondes émises.

Recherches toujours en cours.

Echo d'impact

Epaisseur, délaminage, délaminage entre deux couches en béton, localisation des vides, quantification des fissures.

Le bruit de la circulation ferroviaire, les activités de construction (par ex. forage), le dysfonctionnement de l'attache, ou tout autre bruit peuvent influer sur l'acquisition du signal acoustique.

Les ondes de surface peuvent influer sur le résultat, solution : IE en émission.

Thermographie active

Interstices proches de la sous-surface, délaminage, humidité, délaminage du plâtre, contrôle des mesures de renforcement.

Sûr, pas de radiation. Précision en fonction de la profondeur du vide, caméra, distance et autres limites, par exemple : 1 m² : 65000 pxl : + 1 cm².

Pas de technique de mouvement/ balayage.

Radiographie (cobalt, rayons-)

Inclusions métalliques, câbles, fils, tubes.

Taille des défauts : ~ 20 x 1-2 mm. Restriction due aux radiations, pas de circulation durant l'examen.

Dernière phase (3e) de la réévaluation.

SB-ICA (2007), Tableau 5.4

19

778-4 R

2.2.5 -

Méthodes pour les Appuis et les Fondations

2.2.5.1 - Avaries sur les appuis Les appuis sont traités dans la norme EN 1337 (2000) (voir Bibliographie - page 39), qui porte sur les aspects suivants : -

appuis,

-

éléments porteurs,

-

plan de construction,

-

systèmes de construction,

-

paliers à bascule,

-

roulements,

-

roulements cylindriques,

-

assemblages (éléments de support),

-

dimensions,

-

ponts,

-

joints,

-

joints glissants,

-

joints de déplacement,

-

éléments constitutifs,

-

construction,

-

symboles.

Des recommandations sont également formulées par l'"Association for Bearings", voir VHFL (2009) (voir Bibliographie - page 39). 1 - Avaries fonctionnelles : -

examen sur site, visuel et acoustique,

-

mesure du positionnement et de la déformation des appareils d'appui,

-

mouvements de roulement ou de glissement inadmissibles, déplacements longitudinaux ou transversaux excessifs, mouvement d'inclinaison ou axial de la voie de roulement,

-

souillures autour des appuis.

20

778-4 R

2 - Pathologie des matériaux : -

examen chimique, mécanique et métallurgique des échantillons,

-

fissuration des éléments mécaniques ou élastomères,

-

corrosion.

3 - Avaries au niveau des fixations des supports : -

détection de desserrage de plaques d'assise ou d'effritement de mortiers de scellement.

2.2.5.2 - Avaries au niveau des fondations 1 - Méthodes applicables à tous types de fondations : -

examen visuel sur site, le cas échéant après excavation de fosses de visite,

-

mesures des inclinaisons au moyen de cordes à plomb, et mesures de gauchissements au moyen de fleximètres (inclinomètres),

-

mesures de gauches au niveau des supports,

-

investigation au sol à l'aide d'échantillons des sols (pénétromètre, manomètre),

-

examen des alésages : essais de pression, examen visuel (endoscope, caméra TV), enregistrement des différents paramètres au moyen de capteurs.

2 - Méthodes spécifiques applicables aux fondations immergées : -

examen visuel et sondage par plongeurs ou hommes-grenouilles,

-

écho-sondes (topographie sous-marine) et enregistrement de la bathymétrie, jouxtant les fondations, renouvelés à intervalles réguliers pour déterminer les évolutions de la bathymétrie,

-

caméras immergés et vidéo-enregistrements,

-

emploi de colorants pour suivre le cheminement des cours d'eau et localiser les endroits de ré-apparition de l'eau.

Se reporter au chapitre 9 du manuel SB-ICA (2007) (voir Bibliographie - page 39) pour des exemples de méthodes pour les fondations et zones de connexion. 2.2.5.3 - Avaries de l’étanchéité -

Examen visuel : • recherche de traces de pénétration d'eau, rouillures de fer, efflorescence, stalactites, traces blanches le long des fissures ou joints actifs ; • enlèvement localisé de ballast pour détecter des avaries de l'étanchéité ou la séparation de scellements de bords ; • examen des écoulements (système de filtre, tuyaux d'écoulement, barbacanes, canalisations) ;

-

prélèvement d'échantillons pour vérifier la perméabilité sous la tête hydrostatique.

21

778-4 R

Voir le tableau 5 pour un relevé des méthodes. Le tableau ci-après indique les limites et interférences des méthodes non destructives (NDT) avec l'infrastructure ferroviaire et les temps approximatifs utilisés (seulement pour des mesures directes sans installation d'équipements). Tableau 5 : Méthodes d'Essais Non-Destructifs (NDT) pour les Fondations

Méthode NDT-

Détails examinés

Limites d'utilisation. Précision de la méthode y compris les caractéristiques du matériau

Commentaires

Echo radar Réseau écho-radar 200-800 MHz

Couches de sol, épaisseur, affouillement, humidité, état de la plateforme de voie.

Profondeur de pénétration en fonction de la fréquence Profondeur maximum : 10 m, max.  5 % de la profondeur de pénétration.

Selon conditions exigées pour l'essai et la résolution demandée.

Spectral SIP Mesure de résistance électrique

Evaluation de la vélocité sonique le long d'un profil sur une surface de maçonnerie. Zones humides, couches conductrices d’eau, couches du sol.

Calibrage par carrottage, l'humidité affecte la précision de la mesure, résolution limitée.

Selon conditions exigées pour l'essai et la résolution demandée.

Tomographie séismique avec trou de forage

Intégrité des fondations des piles, longueur des piles.

Pour mesurer l'intégrité, les capteurs sont introduits dans le trou de forage rempli d'eau parallèlement aux fondations.

Selon conditions exigées pour l'essai et la résolution demandée.

Méthode par ultrasons

Longueur des piles.

A prendre en compte : influence de la qualité de réalisation (béton, forme) et de la rigidité du sol sur les données obtenues.

Selon conditions exigées pour l'essai et la résolution demandée.

SB-ICA (2007), Tableau 5.4

22

778-4 R

2.3 -

Classification des avaries

On distingue quatre groupes d’avaries, comme suit : 1 - Petites avaries, dont on peut repousser la correction en attendant leur traitement en temps opportun. 2 - Grosses avaries sans incidence à court-terme sur la stabilité de l'ouvrage, mais qui peuvent entraîner des coûts de maintenance de plus en plus élevés s'il n'y est pas remédié rapidement. On entend ici par court terme une période de l'ordre de quelques mois. 3 - Grosses avaries avec incidence à court terme sur la limite de charge de l'ouvrage, entraînant ainsi des restrictions à la circulation. 4 - Avaries exigeant une intervention immédiate. La classification peut également reposer directement sur les niveaux de sécurité (permettant de mieux préciser la notion de gravité) ou sur le coût des réparations. Se reporter aux chapitres 3 et 4 du manuel SB-ICA (2007) (voir Bibliographie - page 39) et à son annexe 2 pour un exemple de système de classification des avaries. Les dégâts sont décris en fonction de leur position P dans la construction (description de position en tant que donnée d’entrée dans le modèle FEM), leur intensité I (par exemple le rapport de la section originelle à la section effective) et le degré d’avarie R (par exemple en tant que rapport entre l’élément non endommagé et l’événement endommagé). La fiche UIC n° 778-3 donne des exemples pour les ponts voûtés en maçonnerie

23

778-4 R

3 - Surveillance La surveillance à long terme est généralement pratiquée du point de vue de la sécurité dans des cas ponctuels, par exemple : -

durant la phase de construction pour vérifier les contraintes et les déformations ;

-

avant et après le renforcement d'un pont pour vérifier l'incidence du renforcement ;

-

sur des types importants de ponts de conception nouvelle, pour vérifier leur comportement et calibrer des modèles numériques et analytiques de ponts en termes de leur limite de charge et de durée de vie ;

-

sur des ponts endommagés, pour en vérifier la limite de charge ;

-

pour vérifier l'incidence d'un relèvement des vitesses et/ou les sollicitations sur un pont existant ;

-

pour vérifier l'efficacité des réparations.

Se reporter au Chapitre 7 du manuel SB-MON (2007) (voir Bibliographie - page 39) pour des exemples de boîtes à outils de surveillance.

3.1 -

Méthodes d'essais

-

Essais aux vibrations ambiants.

-

Essais aux vibrations propres.

-

Essais au choc par marteau.

-

Essais d'excitation linéaires.

-

Essais tournants d'excitation dissymétriques.

-

Mesures de déplacement au moyen d'inclinomètres et de mesures de courbure.

3.2 -

Méthodes de traitement des données

-

Fonctions de transfert ou fonctions de réponse en fréquence (méthode périodogramme, harmonique statique).

-

Fréquences propres (méthode de spectre de réponses).

-

Amortissement (méthode de courbe de décroissance, méthode de largeur de bande semi-puissante, méthode des phases, méthode de décroissance multimode, méthode aux vibrations ambiantes).

-

Paramètres modaux (méthode de captage crête, identification stochastique).

24

778-4 R

3.3 -

Capteurs

-

Accélérations (accéléromètres piézoélectriques, accéléromètre capacitatif, accéléromètre de compensation de forces).

-

Déformations (capteurs inductifs de position linéaire, capteurs vibrants de déplacements de fils, capteur de déplacement de micro-bande, capteurs à impulsions de déformation des temps de vol, capteurs de capacité à déplacement sans contact, capteurs de déplacement à courant de Foucault).

-

Elongations (jauge de contrainte de résistance électrique, jauge de contrainte de diffraction de Bragg, jauge de contrainte d'interféromètre de Fabry-Pérot, capteurs de déformation interférométriques, radar à micro-ondes, interféromètrie).

-

Températures (thermocouples, capteur de température de diffraction de Bragg, thermomètres à résistance électrique).

25

778-4 R

4 - Méthodes d'évaluation des contraintes et de la résistance Se reporter au manuel SB-LRA (2007) (voir Bibliographie - page 39) pour un relevé des méthodes d'évaluation de la capacité portante. Voir ci-après pour un résumé du contenu. A bien des égards, l'évaluation d'un pont est très semblable à la conception de l'ouvrage. Les mêmes principes de base sont au cœur du processus. A noter toutefois une différence majeure en ce sens que lors de la conception d'un pont, l'introduction d'une dose de conservatisme est généralement un point positif dont la prise en compte représente des coûts additionnels très abordables. Lorsqu'un pont est en cours d'évaluation, il convient d'éviter des mesures inutilement conservatrices compte tenu des conséquences financières qui pourraient conduire à déclarer l'ouvrage défectueux. Aussi les normes de conception (par exemple les Eurocodes) risquent de ne pas toujours être adaptées à l'évaluation des ponts existants, rendant ainsi nécessaire de prévoir certaines orientations ou recommandations complémentaires qui se traduiront par des évaluations moins conservatrices de leur limite de charge. Ces orientations ont d'ores et déjà été proposées pour l'évaluation des ponts routiers en Europe. Or on constate une insuffisance de documents comparables qui puissent être exploités pour l'évaluation de ponts ferroviaires. Le manuel SB-LRA (2007) contient des orientations et des recommandations pour l'utilisation des méthodes/modèles/outils les plus élaborés permettant d'évaluer la limite de charge des ponts ferroviaires existants. On y trouve notamment : -

une méthodologie systématisée d'évaluation par étapes,

-

des formats de sécurité élaborés (par exemple : probabilistiques ou probabilistiques simplifiés),

-

une analyse structurelle affinée (par exemple : non-linéaire ou plastique, dynamique compte tenu de l'interaction train-pont),

-

des modèles améliorés de sollicitations et de paramètres de résistance (par ex. probabilistes ou basés sur le résultat des mesures), et

-

des méthodes d'incorporation des résultats de l'opération de surveillance et d'essais sur site (par exemple : avec actualisation bayésienne de la résistance du béton utilisant des valeurs obtenues à partir de différentes séries d'essais).

Le manuel SB-LRA(2007) (voir Bibliographie - page 39) a été rédigé avec l'objectif de respecter la structure des Eurocodes : il s'articule autour de 10 chapitres et de 12 Annexes concernant respectivement : -

les modalités d'évaluation (chapitre 2),

-

exigences, formats de sécurité et états-limites (chapitre 3, Annexes 3.1 à 3.7),

-

informations de base pour l'évaluation des ponts (chapitre 4),

-

effets des sollicitations et effets dynamiques (chapitre 5, Annexe 5.1),

-

ponts arcs en béton/métalliques/en maçonnerie (chapitres 6, 7, 8 + Annexes 7.1, 8.1 et 8.2),

-

fondations et zones de raccordement (chapitre 9),

26

778-4 R

-

amélioration de l'évaluation au moyen d'informations provenant d'essais et des opérations de surveillance (chapitre 10, Annexe 10.1).

Pour la plupart des questions liées à l'évaluation des ponts ferroviaires, le document SB-LRA (2007) s'inspire de l'état de l'art des connaissances et des bonnes pratiques existantes. Néanmoins, pour bon nombre de sujets, il propose l'utilisation des méthodes et modèles originaux mis au point, obtenus ou systématisés à partir des travaux de recherche menés dans le cadre du projet. On trouve également des orientations pour les ponts voûtés en maçonnerie dans la fiche UIC n° 778-3.

27

778-4 R

5 - Maintenance, réparation, renforcement et régénération 5.1 -

Maintenance

La maintenance englobe l'ensemble des mesures déployées pour garder l'ouvrage en état opérationnel. Les travaux de maintenance à effectuer peuvent être répartis en opérations de maintenance préventive d'une part, et en petits travaux de réparation d'autre part, le but recherché étant de corriger les avaries ou de retarder l'occurrence ou le développement d'avaries plus graves. Les travaux de maintenance peuvent inclure : -

des interventions qui ne sont pas liées directement à la stabilité de l'ouvrage, comme l'enlèvement de croissances végétatives sur les surfaces de maçonnerie, le remplacement de pierres de taille ou de briques en cas de dégâts isolés, et la réparation de rebords en béton endommagés,

-

sur la maçonnerie : des repiquages et injections, l'application de revêtement compte tenu des dégâts sur l'ensemble de la surface,

-

le nettoyage des parties métalliques de l'ouvrage, aux endroits caractérisés par une accumulation de souillures et ses conséquences en termes de corrosion (excréments, nids d'oiseaux, terre, sable,...),

-

pour les superstructures métalliques : remise en peinture partielle ou totale (après décapage) à intervalles déterminés par l'agressivité de l'environnement, remplacement de rivets déconsolidés, serrage d'écrous desserrés

-

maintien du système d'évacuation des ouvrages de maçonnerie en état opérationnel afin de prévenir toute infiltration d'eau ou toute accumulation de la pression de l'eau,

-

surveillance du fonctionnement des collecteurs d'assainissement et des évacuations vers le déversoir principal,

-

maintenance des appuis de ponts, lesquels, en cas de mauvais fonctionnement, peuvent influer négativement sur la selle d'appui et le tablier.

5.2 -

Réparations

Les réparations englobent toutes les interventions concourant à la remise en état de l'ouvrage. Ces interventions portent sur les causes des avaries et visent donc à prévenir toute nouvelle détérioration. L'efficacité des travaux à effectuer exige un examen préalable approfondi de l'ouvrage. S'il est vrai que le retour d'expérience résultant de cas précédents et la prise en compte de données antérieures sont d'une immense valeur, il ne faut cependant oublier que chaque ouvrage à réparer est un cas à part. Les travaux de réparation pourront inclure, par exemple : -

sur ponts en maçonnerie : rejointage, injection, application d'un revêtement en cas de dommages superficiels étendus, 28

778-4 R

-

sur ponts métalliques : perçage d'arrêt des criques de fatigue visant à réduire la concentration des contraintes, remplacement des éléments métalliques endommagés pour arrêter toute nouvelle progression des fissures et combler les fissures avec des plaques de recouvrement utilisant des rivets ou des boulons à haute résistance ; renouvellement partiel ou complet du revêtement de peinture (après élimination de la rouille) selon une périodicité à déterminer en fonction de l'agressivité de l'environnement extérieur,

-

sur ponts en béton : rénovation de la surface de béton par application de béton projeté ou mortier injecté, ou de béton coulé sur site,

-

la réimperméabilisation et l'installation de nouvelles canalisations,

-

la réparation de joints de dilatation,

-

le traitement de fissures dans le béton ou la maçonnerie par injection, scellement, couture ; installation d'ancrages/d'écrous, cales et serre-joints,

-

l'installation de barres de recouvrement ou de barres de recouvrement précontraintes,

-

le remplacement ou la réparation de matériaux aux performances techniques inadéquates,

-

le remplacement de l'ensemble des appuis ou des éléments constitutifs des appuis, l'injection de résine synthétique sous les plaques d'appui,

-

la stabilisation des rideaux étanches.

Il arrive parfois que des réparations très importantes soient reportées pour des raisons financières ou autres, par exemple pour éviter que le trafic ferroviaire ne soit perturbé par des travaux de voie. Dans ce cas, lorsque seules des réparations minimes peuvent être entreprises, il faudra bien garder à l'esprit que cela entraînera inévitablement un renouvellement par anticipation de l'ouvrage. Une réduction des intervalles entre visites techniques pourra alors contribuer à minimiser les incertitudes et les problèmes en attendant la réalisation effective des réparations appropriées.

5.3 -

Renforcement

Ce type d'intervention a notamment pour objet d'assurer la sécurité et la régularité de l'exploitation ferroviaire face aux exigences actuelles des opérateurs en termes de relèvement : -

des masses par essieu en trafic fret,

-

des vitesses maximales en trafic passagers et celui du fret, sur le réseau conventionnel.

Pour réaliser le premier de ces objectifs, il s'avère généralement nécessaire d'augmenter la limite de charge de l'ouvrage, le deuxième pouvant - selon la nouvelle vitesse envisagée - occasionnellement nécessiter l'élargissement de l'ouvrage. Les ponts en béton de construction plus ancienne peuvent être consolidés moyennant l'emploi de renforcements supplémentaires, par exemple en utilisant la technique des plaques agglomérées, des tôles/barres d'acier ou encore des textiles en fibre de carbone (CFRP), voir le manuel SB-STR (2007) (voir Bibliographie - page 39).

29

778-4 R

Il est possible, le cas échéant : -

de renforcer les arcs en maçonnerie au moyen d'étriers ou par addition d'une contre-voûte, également par jumelage des tympans. La hauteur des coins peut également être relevée par injection,

-

de renforcer les superstructures en béton précontraint par précontrainte additionnelle,

-

de renforcer les tabliers en acier moyennant le remplacement ou le renforcement d'éléments constitutifs défaillants, par ex. le haubanage de constituants insuffisamment résistants au flambement avec flexion, affinement de constituants additionnels (par ex. renforcement, par nervures de régidification, de constituants insuffisamment résistant au flambement),

-

de renforcer les murs et butées par ancrage à l'arrière, injection de sol, ou transfert de charge sur des pieux,

-

de protéger et d'améliorer les fondations immergées au moyen de blindages en béton ou en palplanche, et de protéger/stabiliser les sols proches des cours d'eau par enrochements, gabions ou nappe drainante.

Se reporter au document SB-STR (2007) pour un relevé des méthodes de renforcement et un répertoire graphique des ouvrages typiques assortis d'exemples de zones à renforcer impérativement et de méthodes possibles à employer. Se reporter également à la fiche UIC n° 778-3, point 5 pour un aperçu des méthodes de renforcement des ponts arcs de maçonnerie.

5.4 -

Régénération

Le terme de régénération dans le contexte de la présente fiche comprend le remplacement d'un ouvrage ou de tabliers dans leur intégralité le cas échéant, en raison de l'état de délabrement de l'ouvrage, pour lequel une simple opération de renforcement ne suffit pas à apporter une réponse économique permettant d'assurer la sécurité des circulations dans le respect des contraintes d'exploitation. Sur le réseau grandes lignes, le remplacement des tabliers métalliques jusqu’à une longueur de 15 m environ s'avère fréquemment plus rentable sur le plan économique que leur renforcement, notamment lorsque le maintien des circulations ferroviaires est soumis à des restrictions d'exploitation.

30

778-4 R

Annexes

Annexe A - Termes techniques Définitions et caractéristiques succinctes des termes relatifs aux visites techniques et à l'évaluation de l'état des ponts ferroviaires, y compris des méthodes non-destructives (NDT) utilisées dans la construction des ponts. e tableau ci-après reprend des définitions et modalités relatives aux visites techniques et à l'évaluation de l'état (ICA) des structures de ponts ferroviaires. Elles permettent de dégager une vue d'ensemble et une compréhension de l'évaluation non-destructive de l'état présent d'un pont soumis à investigation. L’extrait ci-dessus provient de la SB-ICA (2007). Tableau 1 : Définitions et modalités pour les visites techniques et les évaluations de l'état Terme

Définition

A-balayage

Données acoustiques, thermiques ou électromagnétiques obtenues à partir de méthodes NDT, enregistrées dans la plage de temporisation pour un seul point sur la surface d'un ouvrage.

Aptitude au service du pont

Mesure des différences entre valeurs actuelles et théoriques des paramètres opérationnels du pont, par exemple : les caractéristiques géométriques et matérielles : limite de charge, gabarit d'encombrement, vitesse maximale, etc.

Artéfacts

Les artefacts, loin de constituer des phénomènes réels dans les images calculées comme le traitement inverse d'ensembles de données-NDT, résultent en fait d'un algorithme ou d'une géométrie malencontreux, de la densité/qualité des données. Seule l'expérience permet de faire la distinction entre les vraies avaries et les fausses.

Avarie

On utilise le terme d'"avarie" (en anglais "damage") (de préférence au terme "dégâts" couramment employé de nos jours) pour désigner les déficiences liées à l'état présent d'un pont, l'exception à cette règle étant l'expression "fatigue damage" (dégâts induits par la fatigue) utilisée au quotidien (Network Rail)

Avarie des ponts

Différence entre l'état réel et l'état théorique d'un élément structurel, effet péjorant l'état technique d'un pont.

B-Balayage

Données acoustiques, chimiques ou électromagnétiques obtenues par méthodes NDT et présentées comme image d'une section verticale perpendiculaire à la surface examinée en-dessous d'un balayage de ligne enregistré dans la plage de temporisation.

C-balayage

Image des ensembles de données NDT traitées caractérisant une tranche de la profondeur horizontale de la structure interne, parallèle à la surface contrôlée. Un ensemble de données est généralement prélevé des ensembles de données en 3D enregistrées et traitées, comme par exemple l'écho-radar à impulsions, la thermographie active, l'écho ultrasonique ou encore l'écho d'impact.

CFRP

Tissu renforcé par fibres de carbone. Souvent utilisé comme renforcement additionnel lors de la consolidation des ponts.

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Annexes Tableau 1 : Définitions et modalités pour les visites techniques et les évaluations de l'état Terme

Définition

Champ potentiel

Le champ potentiel sur une surface se modifie si la corrosion s'est produite à l'intérieur de la structure. Il est mesuré de manière nondestructive depuis la surface en béton. L'examen est sensible à l'humidité.

Classement de l'état

Comparaison des notations des ponts du parc des ponts d'un gestionnaire d'infrastructure. Le classement de l'état basé sur des systèmes de classement de l'état actuel est un outil permettant aux gestionnaires d'infrastructure de classer leur parc de ponts afin de pouvoir coordonner leur stratégie de maintenance ou gérer leur parc de ponts. Les systèmes de classement de l'état employés actuellement ne fournissent pas de données servant à l'évaluation structurelle des ponts.

Contrôles électrochimiques

La détection de la corrosion intervient dans la prédiction de la vie utile des ouvrages en béton. La cartographie potentielle ou une spectrographie de décomposition induite par faisceau laser permettent aux chercheurs de détecter précocement les processus de corrosion naissante.

Dégât

Différence entre l'état présent du pont par rapport à la structure initiale. Les dégâts peuvent provenir d'une qualité défectueuse lors du processus de construction ou durant la vie utile des ouvrages. Par rapport au terme d'"avarie", celui de "dégât" décrit un processus. La définition suivante du terme "dégât" (damage) est donnée par les American National Laboratoires de Los Alamos (www.lanl.gov) : "On qualifie de dégâts dans les systèmes techniques les changements intentionnels ou involontaires aux caractéristiques matérielles et/ou géométriques de ces systèmes, y compris les changements aux conditions-limites et à la connectivité de systèmes, qui influent négativement sur les performances actuelles ou futures du système. Tout dégât se déclenche au niveau du matériau. Ensuite et en fonction des schémas de charge appropriés, il se transforme en défaillance au niveau de l'élément constitutif puis à celui du système selon des taux de progression divers. Les dégâts peuvent se manifester sous différentes formes : - graduellement (par exemple : fatigue, fluage, corrosion), - subitement et de manière prévisible (par exemple : atterrissages d'avions, explosions planifiées dans des récipients de confinement), - subitement et de manière imprévisible (par exemple : impact d'objet étranger sur lames de turbine, dégâts aux infrastructures publiques occasionnés par tremblement de terre)"

Détection de corrosion

Contrôle de la surface des ponts en béton armé, par exemple en utilisant les méthodes potentielles électrochimiques afin de déceler des caractéristiques précoces permettant d'anticiper les processus de corrosion.

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Annexes Tableau 1 : Définitions et modalités pour les visites techniques et les évaluations de l'état Terme

Définition

Détérioration

Processus en fonction du temps (détérioration, vieillissement) ou non (impact de la circulation, tremblement de terre) entraînant une avarie dans la structure de l'ouvrage.

Echo d'impact

Avec les capteurs en mode écho : l'excitation d'onde acoustique et le récepteur sont situés d'un côté d'un élément structurel. Les ondes de surface peuvent sérieusement affecter le résultat. L'avantage se trouve dans l'accessibilité depuis un seul côté. Avec les capteurs en mode émission : l'excitation d'onde acoustique se fait depuis un côté et le récepteur se trouve de l'autre côté d'un élément structurel. L'avantage en est que les ondes de surface ne perturbent pas le résultat.

Echo ultrasonique (écho-US)

Analyse des ondes acoustiques reçues sur la même surface que celle à partir de laquelle elles ont été émises, réfléchies de la paroi arrière, des défauts ou cavités dans les matériaux structurels. Avantage : accessibilité depuis un seul côté d'un élément structurel.

Emission acoustique (AT)

L'émission acoustique s'identifie à une catégorie de phénomènes par laquelle une onde élastique, dans la gamme d'ultrasons généralement comprise entre 20 kHz et 1 MHz, est produite par la libération rapide de l'énergie depuis la source à l'intérieur d'un matériau. L'onde élastique se propage par l'intermédiaire du solide jusqu'à la surface, ou elle peut être enregistrée par un ou plusieurs capteurs. La localisation exacte de la source acoustique peut être effectuée à l’aide de quatre capteurs au moins (non disposés en ligne).

Endoscope

Instrument flexible servant à observer les parties internes d'un objet. Du grec endon = dedans et skopeo = regarder

Essai au courant de Foucault (EDT)

Les essais au courant de Foucault font appel à l'induction électromagnétique pour la détection de défauts (vides) dans les matériaux conducteurs. Un remous se caractérise par le tourbillonnement d'un fluide et le courant inverse induit lorsque le fluide passe un obstacle.

Essai nondestructif (NDT)

Investigation des structures ou éléments de structures au moyen d'ondes permettant de recevoir des données visualisées sous la forme d'images, afin de recueillir des informations sur la structure interne. Il peut être fait usage d'ondes acoustiques, électromagnétiques, thermiques ou de micro-ondes. L'intégrité des structures n'est pas compromise.

Essai par poudre magnétique (MT)

Utilisation de poudres magnétiques pour détecter des fissures superficielles.

Etat

Etat présent d'une structure, caractérisé par la qualité de sa conception et de sa construction, et les processus de vieillissement influencés par des facteurs exogènes liés aux sollicitations et à l'environnement.

Etat technique des ponts

Mesure des différences entre valeurs actuelles et théoriques des paramètres techniques du pont, par exemple : caractéristiques géométriques, matérielles, etc.

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Annexes Tableau 1 : Définitions et modalités pour les visites techniques et les évaluations de l'état Terme

Définition

Evaluation

Ensemble d'activités engagées pour caractériser l'état présent et la fiabilité d'un ouvrage par rapport à un état spécifié. Voir :  évaluation de l'état et  évaluation structurelle.

Evaluation de la résistance (Festigkeitsbewertung)

Opération réalisée lors de la détermination numérique par calcul statistique déterministe, probabiliste, semi-probabiliste de la limite de charge (résistance) d'un pont - Evaluation de la résistance. Il s'agit essentiellement de mesurer, de déterminer les particularités matérielles physiques soit à partir de tableaux génériques, soit à partir d'essais de matériaux et d'analyses structurelles.

Evaluation de l'état

(Egalement appelée "bilan de l'état" = Condition appraisal) Jugement porté sur l'état d'un pont par rapport à son état initial ou au projet théorique, permettant aux autorités de le comparer à d'autres ponts. L'évaluation de l'état est un outil servant à l'appréciation détaillée d'un pont et de données d'entrée dans le but d'un classement dans le cadre d'un système de gestion des ponts. L'inventaire des méthodes standards existantes pour l'évaluation de l'état et le contrôle des ponts ferroviaires assorti d'une boîte à outils des techniques NDT innovantes établies ou nouvelles, constitueront la base d'une proposition de modalité d'évaluation uniforme de l'Etat pour les Chemins de fer européens.

Evaluation de l'état des ponts

Egalement appelé "bilan d'état" (condition appraisal) : processus d'évaluation de l'état local et/ou d'ensemble de conservation d'un pont, exprimé sous la forme de notation de l'état, soit numérique (échelle 0-5, 1-10, 1-100 ou autres) ou linguistique (bon, médiocre, acceptable, etc.)

Examen visuel

Collecte de données sur le pont existant au moyen d'examens visuels réguliers. La pratique actuelle repose généralement sur des règles/ normes nationales, et la traduction de ces données dans les relevés d'examen (registre des ponts, fiches, dossiers numériques). Lorsque des outils tels que des endoscopes sont utilisés pour documenter l'ouvrage, on dénomme l'examen soit indirect, soit interne.

Fusion des données

Superposition des données provenant de différents ensembles de données (NDT) pour les mêmes points structurels géométriques afin de recevoir une image visualisée affinée et plus réaliste.

Investigation ponctuelle

En cas de doute à n'importe quel niveau de l'examen, une investigation ponctuelle peut être exigée. L'inspecteur (ingénieur professionnel des ponts) établit alors le périmètre de l'investigation ou celui des d'opinions d'experts. Une investigation ponctuelle n’influence pas la fréquence des investigations régulières.

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Annexes Tableau 1 : Définitions et modalités pour les visites techniques et les évaluations de l'état Terme

Définition

Méthodes acoustiques

Les méthodes acoustiques sont des méthodes d'essais non-destructifs pour les besoins d'investigation de l'état présent de la structure interne en implémentant un bruit acoustique sous forme d'impact (onde unique) en utilisant un marteau ou une onde acoustique, induite par capteurs acoustiques (ultrasons) enregistrant et traitant les ondes transmises ou réfléchies. Les ondes réfléchies ou rayonnées sont mesurées et analysées au moyen de capteurs acoustiques. Chaque matériau requiert la mise en œuvre de capteurs conçus pour les paramètres spécifiques (diamètres maximum des granulométries de pierres, taille des défauts, vitesse d’onde sonique). Les méthodes acoustiques peuvent être déployées en mode écho (émetteur et récepteur placés du même côté d'un élément structurel et les ondes réfléchies sont captées sur la même surface) ou en mode émission (émetteur et récepteur placés sur les côtés opposés d'un élément).

Méthodes électromagnétiques (EM)

Les méthodes électromagnétiques font appel à des ondes électromagnétiques pour réaliser des images. Les mesures de radar à impulsions relèvent du groupe des ondes électromagnétiques. Plus les données obtenues sont focalisées sur les objets soumis à investigation, et plus la grille de mesure est proche, plus les résultats sont de qualité. Une forte densité d’armature, la présence de sels et d’humidité influencent les résultats des investigations du béton. Les méthodes électromagnétiques simples passent par une magnétoscopie des ponts métalliques ou par l'utilisation du mètre de couverture. Les méthodes électromagnétiques font appel aux ondes d'écho de radar par impulsions ou induisent des champs magnétiques dans les ouvrages.

Méthodes radiographiques

Le contrôle radiographique revêt une plus grande importance pour l'évaluation des structures métalliques que pour des ponts en béton massif et volumineux. Il s'agit de la seule méthode fiable pour l'évaluation des défauts de soudure ou des dégâts dans des éléments stratifiés, tels que les sections composées dans des poutres rivetées. Certains pays limitent l'utilisation de sources radioactives par des mesures de sécurité. Les autres par contre recourent notamment aux sources iridieuses qui, aux yeux des experts, s'avèrent très pertinentes pour des investigations détaillées.

Notation de l'état

Dénote l'état global de conservation d'une structure de pont et son évaluation à partir de facteurs pondérés, d'indices et de pourcentages par rapport à sa valeur, comparativement à sa valeur initiale théorique.

Opinion d'experts (E)

En cas de doute lors de la ré-évaluation d'ouvrages (dans la phase 2), l'ingénieur des constructions civiles peut exiger une investigation plus fine. Un savoir-faire et des compétences spécifiques sont indispensables.

Perméabilité

Densité de la surface en béton contre toute pénétration d'air ou d'eau. La faible perméabilité du béton est la meilleure garantie de sa durabilité. Si aucun gaz, aucune eau ne peut pénétrer le béton, le processus de transfert de chlorure ou de carbonatation est interrompu. L'imperméabilité peut être testée à l'eau pressurisée, et la perméabilité au moyen d'un test de perméabilité.

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Annexes Tableau 1 : Définitions et modalités pour les visites techniques et les évaluations de l'état Terme

Définition

Polarisation

Le champ EM comporte des vecteurs de champs magnétiques et électriques qui sont orthogonaux les uns par rapport aux autres et au sens de la translation. Par convention, les solutions de champs EM se caractérisent par le sens du vecteur de champ électrique. Lorsque la variation de temps des champs est sinusoïdale, les concepts de polarisation linéaire, circulaire et elliptique interviennent. Dans la pratique, on distinguera l'utilisation de balises dipôles entre polarisation parallèle et perpendiculaire d'une part, et le mouvement de balise d'autre part.

Probabilité de détection (POD)

Le terme POD sert à décrire la fiabilité des techniques de contrôle. Deux éléments majeurs influent sur le POD : la technique et le facteur humain. Globalement, on définit la fiabilité du contrôle comme la probabilité de non-négligence d'un pathologie existante (probabilité de détection, POD) et de non-calibrage d'une pathologie existante correctement. Cette définition, aussi simple qu'elle puisse paraître, englobe plusieurs aspects complexes allant de la spécification de la nature des avaries à des facteurs prépondérants liés à l'outillage de contrôle, la nature du produit, le facteur humain concerné et l'expertise disponible. pour le traitement et l'évaluation des données de contrôle.

Radar d'impulsions

Radar de pénétration des sols, géo-radar : Le radar de pénétration des sols (GPR) ou radar d'impulsions est un procédé géophysique, nondestructif, basé sur l'émission d'ondes électromagnétiques (EM) (impulsions courtes) dans des matériaux, puis sur la réception d'ondes réfléchies permettant de détecter les structures et les changements dans les particularités matérielles di-électriques à l'intérieur du matériau.

Reconstitution des données

Les données obtenues à partir de balises radar mobiles se présentent sous la forme d'hyperboles. On entend par reconstitution des données le calcul en retour des données mesurées pour leur affecter une forme géométrique réelle traduisant l'onde électromagnétique.

Relevé

Egalement surveillance régulière ou examen visuel depuis le sol, par exemple semestriellement ou annuellement. La formation de l'inspecteur à ces tâches doit respecter les normes nationales en vigueur.

Relevé de service

Relevé visuel continu de l'infrastructure par le personnel de la voie.

Réseau

Par réseau s'entend un ensemble de capteurs. En règle générale, les capteurs peuvent fonctionner en groupes d'émetteurs et récepteurs. Citons parmi les procédures bien connues : les mesures en réseau-US, réseau d'éléments à phase variable pour l'investigation de fissures dans les structures en acier ou en béton. On qualifie également de réseau la création d'un groupe de capteurs d'émissions acoustiques. Les réseaux d'éléments à phase variable ultrasoniques sont bien connus dans les systèmes d'assurance de qualité pratiqués pour les ouvrages en aciers industriels. Ils font l'objet d'investigations avant d'être utilisés dans des ponts en béton.

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Annexes Tableau 1 : Définitions et modalités pour les visites techniques et les évaluations de l'état Terme

Définition

Réseau d'éléments à phase variable

Ensemble d'éléments de capteurs et/ou émetteurs à l'intérieur duquel la synchronisation de l'excitation des éléments peut être contrôlée individuellement pour induire certains effets voulus, comme par exemple l'orientation de l'axe de la poutre ou la focalisation sur la poutre pour y détecter des vides ou non-homogénéités.

SAFT

La "Synthetic Aperture Focusing Technique" est une méthode de traitement numérique des signaux (DSP) pour des examens ultrasoniques (SAFT-UT). Elle permet de mesurer avec précision l'emplacement dans l'espace et l'étendue des défauts observés dans les objets tels que les éléments de construction, les soudures, et les systèmes de réacteurs nucléaires. Le temps nécessaire pour qu'un faisceau ultrasonique transite vers et depuis un point est une fonction hyperbolique de la position du capteur et de la profondeur-cible. Lorsque l'équation de cette hyperbole est connue, des signaux A-balayage peuvent être décalés dans le temps puis agrégés.

Sécurité des ponts/ Evaluation structurelle

Processus d'évaluation de la sécurité résiduelle du pont mesurée en termes d'indice de sécurité partielle, d'indice de fiabilité ou de probabilité de défaillance.

Thermographie

La thermographie active ou passive permet d'assurer la détection de l'humidité dans un ouvrage en toute fiabilité, l'examen proche des dégâts superficiels comme la désolidarisation, notamment après des opérations de réparation ou de renforcement utilisant des matériaux en couches minces (dont le CFRP) ou des cavités proches de la surface. L'évaluation des images des données de température superficielle (obtenues du fait du comportement de refroidissement) caractérise l'intégrité de la surface proche.

Tomographie

Le terme "Tomographie" sert à décrire la reconstruction de structures 2D ou 3D à partir de données obtenues sur la base de mesures NDT (acoustiques, électromagnétiques ou radiographiques), en utilisant des émetteurs et récepteurs sur des parois adjacentes ou opposées d'un ouvrage, alors qu'au moins un des capteurs est déplacé le long de la surface. Il est fait usage de plusieurs douzaines, voire de plusieurs milliers de positions émetteur/récepteur.

Ultrasonique

Terme se rapportant aux fréquences vibratoires acoustiques supérieures à 18,000 hertz. Les ondes ultrasoniques se prêtent à des applications multiples sur un large spectre d'intensité, avec coupe, nettoyage et destruction de tissus à un extrême du spectre et des examens nondestructifs (NDT) à l'autre extrême.

Visite technique

Collecte de données relatives au pont existant via un contrôle visuel régulier sur la base de normes/standards et la traduction de ces données dans les carnets de contrôle (registre des ponts, fiches, dossiers numériques). La visite se présente sous la forme d'un contrôle visuel régulier de l'état du pont effectué généralement une fois par an. Toutes les autorités ferroviaires programment leurs visites sur la base des règles nationales en vigueur.

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Annexes Tableau 1 : Définitions et modalités pour les visites techniques et les évaluations de l'état Terme

Définition

Visite technique générale

Il s'agit de la visite technique générale la plus détaillée qui soit, avec vérification de toutes les parties du pont accessibles (par sondage au marteau des surfaces en béton) tous les 4 à 6 ans. Toutefois, la fréquence des visites doit refléter le type de pont concerné et les avaries constatées. Des vérifications moins détaillées sont effectuées lors de visites techniques régulières (routine inspections) et de visites techniques principales (principal inspections).

Visite technique principale

Contrôle visuel affiné centré sur la sécurité, effectué chaque 2e ou 3e année. Des examens plus détaillés sont effectués dans le cadre des Contrôles Généraux.

Visite technique régulière (Routine inspection)

Examen régulier au niveau du sol par un inspecteur qualifié. Cette opération est conduite conformément aux normes nationales ou aux règles établies par les gestionnaires d'infrastructure. Des examens plus fouillés sont exécutés lors des visites techniques régulières (routine inspections) et de visites techniques principales (principal inspections).

Wavelet

Programme informatique servant à analyser la propagation d'ondes dans les ouvrages d'art.

Zones de temps de vol (TOF)

Laps de temps entre l'émission et la réception d'une onde acoustique ou électromagnétique, qui est la mesure d'une non-homogénéité, si la vitesse de propagation des ondes augmente par rapport à des matériaux homogènes.

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Bibliographie 1. Fiches UIC Union Internationale des Chemins de fer (UIC) Fiche UIC n° 778-1 : Recommandations relatives aux facteurs de fatigue à considérer lors du dimensionnement des ponts ferroviaires en acier, notamment des dalles ortotropes, 3e édition, septembre 2009 Fiche UIC n° 778-2 : Recommandations pour la détermination de la capacité portante des structures métalliques existantes, 1re édition du 01.07.1986 avec son modificatif n° 1 Fiche UIC n° 778-3 : Recommandations pour l'évaluation de la capacité portante des ponts-voûtes existants en maçonnerie et béton, 1re édition du 01.07.1995 (2e édition en cours de préparation)

2. Normes Européennes Comité Européen de Normalisation (CEN) EN 1337-1:2000 : Appareils d'appui structuraux - Partie 1: Indications générales, 2000 EN 13306:2010 : Maintenance - Terminologie de la maintenance, 2010 Joint Research Center - European Commission (JRC) Recommendations for the assessment of existing steel structures (2008). Voir http://eurocodes.jrc.ec.europa.eu/doc/background/EUR23252EN.pdf, février 2008

3. Divers Union Européenne : Groupe d’experts "Sustainable Bridges" SB-GUIDE (2007): Overall Project Guide: "Sustainable Bridges - Assessment for Future Traffic Demands and Longer Lives" - a project within EU FP7. 28pp. Disponible sur : www.sustainablebridges.net, cité 30.11.2008 SB-ICA (2007): Guideline for Inspection and Condition Analysis of Railway Bridges. Prepared by Sustainable Bridges - a project within EU FP6. 259 pp. Disponible sur : www.sustainablebridges.net, cité 30.11.2008 SB-LRA (2007): Guideline for Load and Resistance Assessment of Railway Bridges. Prepared by Sustainable Bridges - a project within EU FP6, 428 pp. Disponible sur : www.sustainablebridges.net , cité 30.11.2008 SB-MON (2007): Guideline for Monitoring of Railway Bridges. Prepared by Sustainable Bridges - a project within EU FP6. 93 pp.. Background documents for: Steel railway bridges, SB-5.2-S1, 53 pp; Structural Damping of Railway Bridges, SB-5.2-S2, 29 pp; Corrosion Monitoring Systems for Reinforced Concrete Bridges, SB-5.2-S3, 23 pp; Estimating Reliability of Monitoring systems for Bridges, SB-5.2-S4, 20 pp. Disponible sur : www.sustainablebridges.net., cité 30.11.2008

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SB-STR (2007): Guide for use of Repair and Strengthening methods for Railway Bridges. Prepared by Sustainable Bridges - a project within EU FP6. 63 pp. Disponible sur : www.sustainablebridges.net, cité 30.11.2008 Bien, J., Kaminski, T., Rawa, P. Technology and pilot version of expert tool supporting the evaluation of the degradation level for masonry bridges with damages. UIC Report, 2006 Brencich, A., Gambarotta, L. Guide to the high-level assessment of masonry arch bridges. UIC Report, 2006 Gilbert, M. Guide to use of RING 2.0 for the assessment of railway masonry arches. UIC Report, 2006 Harvey, W. J. Review of the MEXE method. UIC Report, 2007 Rule of thumb method for the assessment of arches. UIC Report (draft), 2007 Guide to the assessment of masonry arch bridges. UIC Report, 2007 Helmerich, R., Bien, J., Cruz, P.J.S. A guideline for railway bridge inspection and condition assessment including the NDT-toolbox. Proceedings: Sustainable Bridges - Assessment for Future Traffic Demands and Longer Lives, pp. 93104, Wroclaw: Dolnoslaskie Wydawnictwo Edukacyjne. ISBN 978-83-7125-161-0, 2007 Helmerich, R., Niederleithinger, E., Trela, C., Bien, J., Bernardini, G. Complex multi-tool inspection of a masonry arch bridge using non-destructive testing. Proceedings: Bridge Maintenance, Safety, Management, Health Monitoring and Informatics - IABMS 2008, July 1317, 2008, Seoul, South Korea, 8pp, CRC Press, Editor: International Association for Bridge Maintenance and Safety - IABMAS. ISBN 978-0-415-46844-2, 2008 Helmerich, R., Niederleithinger, E., Algernon, D., Streicher, D., Wiggenhauser, H. Bridge inspection and Condition Assessment in Europe. Scientific journal: Transport Research Records, Journal of the Transportation Research Board, No. 2044, Washington D.C., USA, ISBN 978-0-30911312-0, 2008 Ingenieurbüro A. Pauser Guide to the assessment of circular masonry arch bridges. Rapport UIC, 2005 Guide to the destructive testing of masonry bridges. Rapport UIC, 2005 Ozaeta, R. G., Martín-Caro, J.A. Catalogue of Damages for Masonry Arch Bridges. Rapport UIC, 2006 Ozaeta, R. G., Martín-Caro, J.A., Brencich, A. Guide to the execution and control of masonry arch repairs. Rapport UIC, 2007 Steffens, K., Gutermann, M. Guide to the load test of masonry arch bridges. Rapport UIC, 2006 Orban, Z. (ed.) Recommendations to the non-destructive testing of masonry arch bridges. Rapport UIC, 2006

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Avertissement Toutes copies, reproductions ou diffusions, mêmes partielles, par quelque moyen que ce soit, y compris électronique, à usage autre que privé et individuel, sans le consentement exprès de l’Union Internationale des Chemins de fer, sont interdites. Il en est de même pour la traduction, l’adaptation ou la transformation, l’arrangement ou la reproduction par un art ou procédé quelconque. Ne sont autorisées, avec mention du nom de l’auteur et de la source que "les analyses et courtes citations justifiées par le caractère critique, polémique, pédagogique, scientifique ou d’information de l’oeuvre à laquelle elles sont incorporées" (Articles L 122-4 et L 122-5 du code de la propriété intellectuelle).  Copyright Union Internationale des Chemins de fer (UIC) - Paris, 2011 Impression réalisée par l’Union Internationale des Chemins de fer (UIC) 16, rue Jean Rey 75015 Paris - France Mars 2011 Dépot légal Mars 2011 ISBN 978-2-7461-1778-5 (version française) ISBN 978-2-7461-1779-2 (version allemande) ISBN 978-2-7461-1780-8 (version anglaise)

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