Conception de piles de pont préfabriquées répondant aux exigences de performances parasismiques

Dans le contexte actuel où plusieurs ponts du Québec arrivent à la fin de leur vie utile, il est nécessaire de construire de nouvelles infrastructures durables répondant aux besoins actuels et futurs. Avec une croissance de la population et une augmentation des véhicules sur nos routes, de nouvelles techniques de construction doivent être développées afin de minimiser l'impact des chantiers sur les usagers. La Construction Accélérée des Ponts (CAP) vise l'utilisation d'éléments préfabriqués et la minimisation de la pose d'armatures en chantier. Bien que cette technique soit employée depuis plusieurs décennies pour de grands ouvrages, cette méthode de construction revêt un gain important de popularité depuis le début des années 2000. Pour les régions, comme le Québec, où la conception parasismique impose des exigences visant à assurer une grande ductilité des piles, l'utilisation d'éléments préfabriqués pour les éléments de fondation comme les piles amène un défi de taille. En effet, les structures construites à l'aide de cette technique présentent des joints d'assemblage qui sont souvent les points faibles. De ce fait, il est primordial de concevoir des joints d'assemblage résistant aux séismes tout en gardant l'intégrité de la structure. L'arrivée de nouveaux matériaux innovateurs, tel le béton fibré ultra performant (BFUP), caractérisé par des propriétés mécaniques exceptionnelles en traction et en compression, a permis de réhabiliter avec succès des piles de ponts présentant de nombreuses déficiences en regard des règles de conception parasismique et à leur conférer un comportement ductile.

Abstract

In the current context where many bridges in Quebec are reaching the end of their design life, it is necessary to build new sustainable infrastructure that meets current and future needs. With a growth in population and an increase in vehicles on our roads, new construction techniques must be developed to minimize the impact of construction activities. The Accelerated Bridge Construction (ABC) aims to use precast elements and minimize the installation of reinforcements on site. Although this technique has been used for several decades for large structures, this construction method has gained significant popularity since the early 2000s. For regions, such as Quebec, where seismic design imposes requirements to ensure high ductility for bridge piers, the use of precast elements for foundation elements such as piers is a major challenge. Indeed, structures built using this technique have connection joints that are often the weak points. Therefore, it is essential to design earthquake-resistant field joints while maintaining the integrity of the structure. The advent of new innovative materials, such as high-performance fibre-reinforced concrete (UHPC), characterised by exceptional mechanical properties in traction and compression, has made it possible to successfully rehabilitate bridge piers with many deficiencies regarding seismic design rules and to provide them with ductile behaviour. For existing bridges, the concrete cover around reinforcements at the base of the piers is removed and substituted by UHPFRC. This technique makes it possible to connect the overlapping bars in UHPFRC and eliminates splitting failure of the overlapped bars. The success achieved in reinforcing existing deficient bridge piers has therefore been adapted to new structures. A research program conducted at Polytechnique Montreal aims to develop fully precast piers and abutments designed to offer seismic resistance that meets current performance requirements. In these application UHPFRC are used in the connection between the precast elements to ensure continuity when subjected to the most demanding conditions for seismic design.