Le 18 octobre 2021, le Cerema Sud-Ouest a organisé une visite du département infrastructures à Bordeaux pour présenter à ses partenaires régionaux, notamment les membres du comité d'orientation des activités du Cerema en Nouvelle-Aquitaine, un banc d'essai pour mesurer la tension des câbles, rénové tout récemment.
Un banc d'essai équipé de capteurs entièrement rénové
Le Cerema présenté lors de cette visite le fonctionnement du banc d'essai, le témoignage du directeur général adjoint du Conseil départemental de Gironde qui y a eu recours, ainsi que les travaux réalisés par deux apprentis du Cerema à l'aide de ce dispositif.
Ce banc d'essai permet de mesurer la tension de câbles sur une longueur de 22 mètres : deux systèmes d’ancrages permettent de prendre en charge les deux extrémités du câble. Entre ces deux ancrages, le banc se compose de deux poutres permettant un report simple de sa tension. Ces deux poutres sont en réalité composées de sections de poutres d’une longueur d’environ 3 m permettant de s’adapter à différentes dimensions de câbles.
La tension horizontale du câble est gérée par un vérin hydraulique qui permet de le tendre jusqu’à environ 400 kN (kilonewtons). Le banc de traction possède deux moyens d’excitation pour étudier la dynamique des systèmes :
- Un marteau d’impact instrumenté, ce qui permet de mesurer la force mise en jeu.
- Un pot vibrant qui porte sur les oscillations forcées. Il permet de faire vibrer le câble en lui appliquant une force pour une certaine fréquence avec une bonne précision.
Le banc est également équipé de capteurs. Un certain nombre de grandeurs quasi-statiques sont ainsi mesurées pendant les essais, comme la température extérieure ainsi que les températures du câble à chacune de ses extrémités
La tension du câble est mesurée de deux façons, soit en transformant la pression d’huile du vérin en force grâce à sa section pendant les phases de tension du câble soit par un capteur de force placé entre le vérin et l’ancrage du câble. La longueur entre ancrages du banc est mesurée grâce à un capteur de déplacements.
Pour les mesures dynamiques, le banc peut-être équipé de deux capteurs de déplacement laser, de quatre accéléromètres monoaxe, de deux accéléromètres triaxe, et d’un capteur de force.
Des méthodes et outils innovants développés grâce au banc d'essai
Plusieurs méthodologies innovantes sont nées en réalisant des essais sur le banc de traction:
- Une méthode de mesure in-situ de la tension des câbles par méthode vibratoire,
- Une méthode de mesure in-situ de la tension des câbles par méthode statique (thèse de Arnaud Pacitti),
- Une méthode non destructive de détection de défauts dans les câbles (bobines d’auscultation magnétique des câbles),
- Une méthode de détection des ruptures de fils par surveillance acoustique,
- Un absorbeur de vibrations (brevet Cerema/ENTPE et thèse M.Weiss).
Ces méthodes permettent de prolonger la durée de vie des structures et de les maintenir en exploitation, et contribuent ainsi à réduire l’impact des travaux et des déviations sur le changement climatique (économie de ressources, réduction des itinéraires). Elles ont fait l’objet de partenariats d’innovation (avec le Conseil départemental du Loiret pour le Pont de Châtillon-sur-Loire) et d’opérations labellisées Carnot (ASF pour le Pont de Valence, SANEF pour les viaducs du Boulonnais, APRR pour le viaduc de Sylans, CD 44 pour le pont de Varades...)