Titre de l'écran-titre (visionné le 11 janvier 2024) / La combinaison d'un ratio élevé résistance-poids, une haute résistance à la corrosion, une bonne recyclabilité et une facilité de fabrication font des alliages d'aluminium, un excellent candidat pour des constructions durables et esthétiques. Son utilisation dans les infrastructures implique un entretien relativement faible tout au long de leur cycle de vie et est particulièrement adaptée pour les environnements froids et corrosifs, comme le Canada. Bien que l'utilisation de l'aluminium dans les ponts remonte à 1933, le pont d'Arvida au Québec, est le premier pont autoroutier entièrement en aluminium, inauguré en 1950. D'après les expériences passées, il est évident que ce pont nécessite un relativement faible entretien à ce jour, tandis que le remplacement du tablier en béton a été l'une des principales sources de problèmes d'entretien. Malgré sa bonne performance à ce jour, aucune analyse approfondie n'a été réalisée sur ce pont qui pourrait fournir des informations utiles sur les performances des alliages d'aluminium dans les constructions de ponts. L'objectif principal de cette recherche est d'évaluer la performance du pont Arvida sur deux aspects spécifiques : son intégrité structurale et sa performance à long terme d'un point de vue économique. Dans le cadre de cet objectif, une analyse structurale numérique a été réalisée sur le pont à l'aide du logiciel d'ingénierie *SAFI Bridge Structural Engineering*, et sa performance a été évaluée selon les critères de conception actuels de la norme CSA S6-19. Les résultats de cette analyse ont montré que la structure actuelle du pont Arvida ne serait pas en mesure de supporter les charges de circulation modernes recommandées par la norme canadienne. En fait, cela explique la limitation de poids actuelle imposée à ce pont par les autorités. Pour évaluer davantage la performance économique à long terme de ce pont, une analyse du coût du cycle de vie a été réalisée sur la structure existante en utilisant les coûts passés fournis par le ministère des Transports du Québec ainsi que des coûts futurs projetés. Traditionnellement, les coûts initiaux des matériaux ont été les facteurs décisifs pour la sélection des matériaux de construction. Cependant, ces dernières années, les coûts d'entretien des infrastructures existantes ont considérablement augmenté, ce qui a nécessité une approche alternative pour la sélection des matériaux. À cet égard, l'analyse du coût du cycle de vie (ACCV) des infrastructures permet une comparaison équitable entre différentes alternatives, car elle prend en compte non seulement les coûts initiaux de construction, mais aussi les coûts d'entretien, les coûts de retards des utilisateurs, les coûts de démolition et tous les autres coûts qui peuvent survenir pendant la durée de vie de la structure. L'ACCV du pont Arvida montre que les coûts d'entretien associés à la réhabilitation du tablier de béton gouvernent le coût total d'acquisition du pont. De toute évidence, le tablier en béton annule tous les avantages de la structure en aluminium à faible entretien. Afin de mettre et confirmer les avantages à long terme d'un tablier en aluminium sur le pont existant, une autre ACCV a également été réalisée avec un tablier en aluminium hypothétique. La comparaison des résultats conclue que l'alternative du tablier en aluminium peut réduire significativement les coûts d'entretien malgré des coûts initiaux élevés, et ainsi l'utilisation de l'aluminium dans la construction de ponts peut être bénéfique sur une durée de vie plus longue. / The combination of high strength-to-weight ratio, excellent durability, corrosion resistance, recyclability, and formability make aluminum alloys an excellent candidate for both sustainable and aesthetically pleasing constructions. More importantly, the application of aluminum alloys can be beneficial in civil infrastructure due to their relatively low maintenance over the life cycle, especially for cold and corroding environments, such as Canada. Although the use of aluminum in bridge applications has started dating back to 1933, the Arvida Bridge in Quebec, Canada is the first all-aluminum arch deck type bridge that was built in 1950. From past experiences, it has been evident that this bridge has so far required relatively low maintenance while replacement of the concrete deck has been one of the primary sources of maintenance issues. Despite its good performance till date, an in-depth analysis has not been undertaken on this bridge that can provide useful insights on the performance of aluminum alloys in bridge constructions. The overarching goal of this research is to assess the performance of the Arvida bridge over two specific aspects: its structural integrity and its long-term performance from an economic standpoint. With this objective, a numerical structural analysis has been performed on the bridge in the *SAFI Bridge Structural Engineering* software and its performance has been evaluated under the current design criteria recommended by the Canadian Standard Association for highway bridges (CSA S6-19). The outcomes from this analysis pointed that the current Arvida bridge structure would not be able to carry the modern traffic loads recommended by the Canadian standard. In fact, this explains the current weight limitation on this bridge that has been imposed by the authority. To further evaluate the long-term economic performance of this bridge, life-cycle cost analysis (LCCA) that allows a fair comparison between different alternatives and projects since it takes into account not only the initial costs of construction but also the maintenance costs, user delays, demolition costs and any other costs that can occur in the life span of the structure. To estimate the total life cycle cost of the Arvida bridge, the past construction and maintenance costs have been extracted from the information provided by the *Ministère des Transports du Québec (MTQ)* while the future costs that can incur until the end of design life of the bridge have been estimated. The results of the LCCA shows that the maintenance costs corresponding to the concrete deck rehabilitation governs the overall costs. Clearly, the concrete deck dismisses all the advantages of the low-maintenance aluminum structure. In order to highlight the long-term benefit of low maintenance aluminum deck on the existing bridge, an alternative LCCA has also been performed with a hypothetical aluminum deck. The comparison of the results of the LCCA on these two options (i.e., existing concrete deck and alternative aluminum deck) has implied that an aluminum deck alternative can significantly reduce the maintenance costs despite having higher initial cost, and thus, the use of aluminum in bridge construction can be beneficial for a longer life span.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Les systèmes aériens autonomes (UAV/UAS), communément appelés drones, sont un sujet de plus en plus important dans les inspections par essais non-destructifs (END). Avec les avancées technologiques significatives des caméras thermiques, les méthodes d'inspection visuelle acquièrent continuellement de l'attention dans les inspections END. Les inspections dans les zones difficiles d'accès sont coûteuses, parfois impossibles en raison de la nature de la zone ou des dangers possibles pour les ressources humaines. L'inspection de spécimens complexes et de grande taille, notamment les des structures courbes, nécessite des relevés approfondis sous différents aspects, ce qui est presque impossible ou très coûteux avec des véhicules terrestres ou des ressources humaines. Ainsi, en raison de leur grande manœuvrabilité, les industries investissent davantage dans les drones pour surmonter les problèmes mentionnés et aider les inspecteurs à examiner les composants de manière approfondie. De plus, grâce à des développements récents, les UAVs peuvent également accéder à des zones éloignées ou difficiles d'accès et transporter de nombreuses charges utiles. Malgré les énormes avantages de l'utilisation des drones pour l'inspection, certains défis doivent être relevés. Ces dernières années, de nombreuses études se sont concentrées sur l'utilisation d'images thermiques/visibles pour inspecter différentes structures. Cependant, l'utilisation de données d'inspection multimodales par drone, y compris les données d'imagerie visible, thermique et de profondeur, pour fournir une compréhension approfondie de l'échantillon et de son environnement afin de produire une analyse plus précise, doit être étudiée en détail. Tout d'abord, cette étude aborde les défis communs des inspections par drone. La détection de l'effet de la réflexion thermique dans une inspection thermographique est le premier défi abordé dans cette étude. Ensuite, l'effet des mouvements constants et soudains d'un drone sur l'analyse des séquences d'images thermiques est étudié de manière approfondie. En outre, les résultats sont évalués à l'aide d'un scénario d'utilisation où le drone surveille un endroit fixe tout en restant en vol stationnaire. Par la suite, cette étude vise à développer une plateforme multi-sensorielle comprenant une structure de montage, des capteurs d'imagerie et un ordinateur embarqué. La solution logicielle intégrée à cette plate-forme fournit les fonctions requises d'acquisition, de transmission, de stockage et de traitement des données. De plus, cette étude se concentre sur le traitement de modalités multiples ou individuelles. Notamment, une méthode de segmentation par auto-apprentissage est proposée dans le contexte de la détection de défauts dans les images thermiques. Aussi, un algorithme de détection de fissures par drone est présenté pour analyser l'inspection visuelle des chaussées et des structures en béton. Ensuite, cette étude s'est concentrée sur le traitement des données multi-modales acquises par la plateforme multi-sensorielle présentée. En effet, l'utilisation d'images thermiques et visibles couplées pour améliorer la détection des anomalies est étudiée de manière approfondie. Plusieurs scénarios d'utilisation sont introduits présentant différentes approches pour améliorer l'efficacité de la détection. Ces derniers fournissent un aperçu de l'applicabilité des sous-études introduites. Pour chacun d'entre eux, de multiples expériences sont menées pour démontrer les applications des méthodes proposées dans des scénarios de cas réels. / Unmanned Aerial Vehicles/Systems (UAVs/UAS), commonly known as drones, is a rising topic in Non-Destructive Testing (NDT) inspections. With significant technological advancements in thermal cameras, visual inspection methods continuously gain much attention in non-destructive inspections. Inspections in remote or hard-to-access areas are costly and sometimes impossible due to the area's nature or the possible dangers facing human resources. Inspection of complex and large specimens, especially with curvaceous structures, requires extensive surveys from different aspects, which is nearly impossible or very costly using ground vehicles or human resources. Thus, industries are investing more in drones to overcome mentioned problems as they have high flexibility of maneuver, which can assist inspectors in examining the components thoroughly. They can also access remote or hard-to-access areas and carry many payloads thanks to recent developments. Despite the enormous benefits of using drones for inspection, some challenges need to be addressed. In recent years, many studies focused on using thermal/visible images to inspect different structures. However, using multi-modal data, including visible, thermal, and depth imagery data, provides an extensive understanding of the specimen and surrounding environment in case of drone-enabled inspections and produces a more accurate analysis that needs to be thoroughly studied. Firstly, this study addresses the common challenges in drone-based inspections in the scope of this research. Detecting the effect of thermal reflection in a thermographic inspection is the first challenge addressed in this study. Later, the effect of a drone's constant and sudden motions on analyzing thermal image sequences is investigated comprehensively. Also, the results are evaluated using a use-case scenario where the drone monitors a fixed location while hovering. Also, the next part of this study aims to develop a multi-sensory platform, including a mounting structure, imagery sensors, and an onboard computer. The software solution embedded in this platform provides the required data acquisition, transmission, storage, and processing features. Later, this study focuses on the processing of multiple or individual modalities. Firstly, a self-training segmentation method is proposed in the context of defect detection in thermal images. Also, a drone-enabled crack detection algorithm is presented for analyzing the visual inspection of pavement and concrete structures. Next, this study focused on processing multi-modal data acquired by the presented multi-sensory platform. Firstly, using coupled thermal and visible images to enhance abnormality detection is investigated thoroughly. Several use-case scenarios are introduced, presenting different approaches to enhance the detection's efficiency. In order to provide insight into the applicability of the introduced sub-studies. For each of them, multiple experiments are conducted demonstrating the applications of the proposed methods in real-case scenarios.