Le flottement des tabliers de ponts flexibles constitue l'une des instabilités aérodynamiques les plus sévères pouvant survenir lors de tempêtes de vent. Le flottement est un phénomène dit auto-excité et se caractérise par de grandes amplitudes de déplacements dynamiques qui croissent avec la vitesse de vent et qui peuvent mener à la ruine de l'ouvrage.
Avec l'évolution des matériaux, des techniques de constructions et des connaissances dans le domaine du génie civil, l'augmentation de la longueur des portées des ponts a pour effet de rendre ces structures plus flexibles. Historiquement, la participation du déplacement horizontal au flottement a été considérée comme négligeable. Toutefois, l'augmentation de la flexibilité latérale du tablier jumelée au couplage des modes dû aux caractéristiques des sections de tabliers et à l'interaction avec les câbles soulève quelques doutes concernant cette hypothèse.
Le modèle mathématique actuellement utilisé pour représenter les forces auto-excitées de flottement a été développé par Scanlan et Tomko [1971]. Ce modèle définit des matrices de rigidité aérodynamique et d'amortissement aérodynamique qui varient en fonction de la vitesse réduite de l'écoulement. Ces deux matrices s'ajoutent aux matrices structurales et constituent la contribution aéroélastique de l'écoulement. Quelques recherches ont mis en évidence l'aspect non linéaire du flottement en démontrant la dépendance des coefficients instationnaires à la fréquence et à l'amplitude auxquelles ils ont été extraits.
Les objectifs principaux de ce projet de recherche sont d'étudier l'effet du déplacement horizontal sur le flottement, d'étudier la dépendance des coefficients instationnaires à la fréquence et à l'amplitude d'extraction et d'élaborer une méthode expérimentale et un modèle mathématique permettant l'intégration temporelle non linéaire des forces auto-excitées.
Des essais en régime libre sur 6 modèles sectionnels réguliers ont d'abord été réalisés pour évaluer l'effet du déplacement horizontal sur le flottement. Par la suite, une étude paramétrique de l'effet de la fréquence et de l'amplitude auxquelles les coefficients intationnaires sont extraits a été réalisée en régime forcé harmonique. Cette étude ayant mis en évidence la dépendance de certains coefficients à ces paramètres d'extraction, une dernière étude expérimentale a été réalisée. Cette dernière a permis l'extraction de coefficients de force dynamiques à partir de mouvements cycliques à vitesses ou accélérations absolues constantes. L'intégration de ces coefficients temporels, par opposition à fréquentiels, dans un outil de calcul dynamique transitoire non linéaire a permis la mise en évidence du flottement de sections de pont atteignant des amplitudes de vibration variant en fonction de la vitesse de l'écoulement. La vitesse de flottement obtenue concorde bien avec la moyenne des prédictions calculées à l'aide de la méthode classique.
Un tel modèle permettrait à moyen terme de prendre en compte l'aspect non linéaire du flottement dans un modèle dynamique transitoire complet d'un pont, y incluant également les non-linéarités de nature structurale.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usherbrooke.ca/oai:savoirs.usherbrooke.ca:11143/6752 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Prud'homme, Simon |
| Contributors | Laneville, André, Légeron, Frédéric |
| Publisher | Université de Sherbrooke |
| Source Sets | Université de Sherbrooke |
| Language | French, English |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse |
| Rights | © Simon Prud'Homme |
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