Modélisation numérique de l'impact d'un véhicule sur un tablier de pont

Les collisions des véhicules sur les tabliers de ponts constituent un enjeu important pour l’intégrité des infrastructures et la sécurité des usagers. En effet, les impacts de véhicules dépassant la limite maximale de hauteur autorisée surviennent fréquemment sur des tabliers de ponts, engendrant généralement la fermeture de l’infrastructure et de ce fait d’importantes conséquences sur les axes de transport. Ces dernières années, un cas particulier de ce type d’accidents s’est souvent produit sur les routes québécoises et canadiennes : les engins de chantier transportés sur des semi-remorques. Dans la littérature scientifique, les études de collisions sur les ponts ont davantage traité des cas d’impacts sur les piles de ponts que sur les tabliers, considérant le rôle critique de ces composantes dans l’intégrité structurelle du pont et la fréquence relativement plus grande de ce type d’événement. Le manque de connaissances quant aux effets d’un accident sur un tablier de pont se remarque également en s’intéressant aux différentes normes existantes portant sur les charges accidentelles. En effet, seul le code européen (Eurocode) fournit une expression pour évaluer la force d’impact en fonction de la rigidité, la masse et la vitesse de l’objet impactant. Cette expression simplifiée peut néanmoins sous-estimer la force d’impact réelle, notamment à cause des effets dynamiques qui ne sont généralement pas pris en compte. Ce mémoire a donc pour objectif de présenter une étude progressive et préliminaire visant l’évaluation des effets des impacts de véhicules lourds sur des tabliers de ponts. Dans un premier temps, des analyses numériques d’un impact simplifié entre deux objets sont effectuées pour mieux cerner les paramètres de la modélisation numérique de ce phénomène. Les formulations implicite et explicite sont explorées en utilisant les logiciels d’éléments finis ADINA et LS-DYNA, respectivement. Ensuite, la modélisation numérique de l’impact d’une plaque en acier sur un tablier de pont simplifié est réalisée. Le logiciel ADINA a été utilisé pour une résolution implicite du modèle, tandis que le logiciel LS-DYNA a été employé pour une résolution explicite. Ce premier modèle a été utilisé pour effectuer une analyse paramétrique de la collision, permettant d’identifier les principaux facteurs influençant la force de contact, dont la masse, la vitesse et la rigidité du véhicule. Dans un second temps, le modèle numérique est amélioré en intégrant notamment un plateau pouvant représenter la plateforme d’un camion. Finalement, une collision à taille réelle est étudiée en modélisant une excavatrice et un tablier de dimensions réalistes sous LS-DYNA.