Sommaire

Les tabliers de pont orthotropes sont des systèmes de tabliers en acier efficaces et légers, généralement fabriqués en soudant des « nervures » sur la face inférieure d’une plaque d’acier plate. Les avantages potentiels des systèmes de tabliers orthotropes en acier (TOA) sont convaincants. Par exemple, au début des années 1990, le tablier en béton du pont Champlain de Montréal, qui se détériorait, a été remplacé par un TOA dont le poids était inférieur de 25 % à celui du tablier d’origine.

Lors du dernier cycle de révision du code (2019), les spécifications relatives à la conception de tabliers de pont orthotropes de la norme CSA S6:19, Code canadien de conception des ponts routiers, ont été remplacées par des références à la norme LRFD Bridge Design Specifications de l’American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) pour tenir compte de l’état actuel des connaissances et répondre aux besoins des dispositions de la norme CSA S6 jusqu’à ce que des lignes directrices plus spécifiques au Canada puissent être élaborées.

Par conséquent, l’article 10.16 de la norme CSA S6:19 exige que la conception des TOA réponde aux exigences de l’article 9.8.3 des spécifications de l’AASHTO, tout en utilisant les charges et les coefficients de la norme CSA S6:19 pour l’état limite en service, l’état limite de fatigue et l’état limite ultime. En raison des différences entre les coefficients et les charges appliqués, dans certains cas, l’utilisation de cette approche n’est pas seulement difficile, mais peut ne pas être appropriée du point de vue de la sécurité structurelle ou du point de vue économique. Par exemple, pour la conception vis-à-vis de la fatigue, il n’est pas évident de savoir lors de l’analyse quand passer des spécifications de l’AASHTO à celles de l’Association canadienne de normalisation (CSA) pour tenir compte des différences dans le trafic routier canadien. De même, l’approche actuelle peut pénaliser de manière excessive les ponts canadiens parce qu’elle exige l’utilisation des limites de déflexion de l’AASHTO en conjonction avec le modèle de camion canadien qui est plus lourd. Ces questions soulèvent des préoccupations qui peuvent décourager les concepteurs au Canada d’utiliser des solutions de tablier orthotrope pour les nouveaux projets.

Ce rapport résume les résultats d’une étude qui a examiné ces questions et présente des recommandations de révision de la norme CSA S6 pour le cycle de codes de 2025. Les principaux résultats de cette recherche comprennent une analyse documentaire, une enquête auprès de l’industrie, l’application des spécifications existantes en termes de conception à un échantillon de système de tablier, une brève étude des données canadiennes sur le poids des camions dans deux provinces ainsi que des recommandations sur les dispositions révisées à inclure dans l’édition 2025 de la norme CSA S6.

Les spécialistes de l’industrie, y compris les membres du comité consultatif du projet, qui ont une expérience préalable dans la conception de tabliers orthotropes, ont indiqué que les coûts de fabrication élevés, les problèmes à long terme de la couche de roulement et la fissuration de fatigue sont les facteurs les plus courants qui dissuadent les concepteurs d’envisager les TOA comme une alternative en termes de conception. De plus, les spécialistes ont identifié plusieurs difficultés rencontrées lors de la conception et de la construction de ces tabliers, notamment la garantie d’un niveau de pénétration adéquat pour des soudures sans soufflage entre la nervure et la plaque de tablier, la difficulté de choisir les dimensions appropriées du tablier, la confusion entre les spécifications respectives de la CSA et de l’AASHTO ainsi que le respect des limites de déflexion imposées. Les concepteurs et les constructeurs qui ont participé à l’enquête ont également partagé leurs conseils sur les meilleures pratiques pour concevoir des solutions de TOA optimales du point de vue du coût et du rendement.

Des analyses de déflexion et de fatigue ont également été réalisées dans le cadre de cette étude. Les analyses de déflexion d’un échantillon de système de tablier ont montré que la déflexion bidirectionnelle est supérieure d’environ 40 % à la déflexion unidirectionnelle. Ces analyses ont également confirmé que l’approche actuelle aboutit à des tabliers plus lourds pour les ponts canadiens, car elle nécessite l’application des limites de déflexion de l’AASHTO en conjonction avec le modèle de camion canadien plus lourd. Toutefois, cette exigence peut être justifiée, étant donné la présence apparente de camions plus lourds dans les données disponibles sur le trafic routier canadien. Une analyse de fatigue a été réalisée en utilisant la conception de niveau 3 de l’AASHTO pour le même échantillon de système de tablier. Elle a consisté à appliquer la méthode de la contrainte au point chaud à l’aide d’une analyse par éléments finis (EF). Une comparaison des contraintes au niveau de la bordure du cordon de soudure en appliquant les coefficients de charge et ceux relatifs aux modèles de camion de la CSA et de l’AASHTO a montré que le modèle de camion canadien ainsi que les coefficients de charge entraînent des contraintes qui sont supérieures de 55 % et de 35 % respectivement pour l’évaluation de la durée de vie en fatigue finie et infinie. Cet exercice a permis de mettre en lumière des cas où le concepteur ne sait pas toujours quand il doit utiliser les coefficients ou les spécifications de la norme CSA S6 ou de celles du code de l’AASHTO. Des lacunes dans la procédure de l’AASHTO, comme les instructions spécifiques sur la manière d’effectuer l’analyse des contraintes à l’encoche de la racine de la soudure entre la nervure et la plaque de tablier, ont également été identifiées, et des solutions ont été proposées dans la mesure du possible. Ce rapport se termine par des propositions de révision de la norme CSA S6 et par des recherches futures visant à améliorer cette norme au-delà de sa version pour 2025.