Axe routier stratégique entre Nancy et Metz sur l'A31, le viaduc de Frouard est un pont mixte qui comporte une structure métallique acier avec une dalle béton. Plus de 80 000 véhicules traversent quotidiennement les deux tabliers indépendants de cet ouvrage courbe de 370 mètres de long construit entre 1967 à 1969. Composé de 7 travées, il n'a jamais fait l'objet de grand chantier de réparation, mais les différentes inspections détaillées périodiques depuis sa construction ont mis en évidence des désordres qui nécessitent de réaliser d'importantes réparations.
La direction interdépartementale des routes (DIR) Est est en charge de mener ces travaux, et s'appuie sur le Cerema pour définir au mieux les actions de réparations à mettre en oeuvre et réaliser le travail préparatoire, à la fois sur l'ouvrage et pour la partie calculs.
Une inspection ciblée de l'ouvrage
Suite au rapport d'évaluation en fatigue de l'ouvrage réalisé par le Cerema en 2019, des zones d'inspection du viaduc ont été définies, afin de réaliser une évaluation visuelle des fissures identifiées. Cette inspection au contact de la structure est réalisée au moyen d'une passerelle négative positionnée sur la chaussée.
Du 18 au 28 août 2020, les inspecteurs du Cerema se sont rendus sur l'ouvrage pour inspecter le 1er tablier dans le sens Nancy- Metz. Le 2e tablier, dans le sens Metz-Nancy, sera inspecté de la même manière du 29 septembre au 9 octobre. Cette inspection ciblée consiste en l'étude visuelle de certains assemblages particuliers de l'ouvrage :
- vérification des points de découpes réalisés au fil des années pour adapter le comportement de l'ouvrage à l'augmentation de la circulation
- examen de l'intégralité des soudures de l'ouvrage, ce qui représente un linéaire d'environ 20 km de soudures
Modélisation de la structure
Le viaduc de Frouard supporte un trafic lourd constitué d'environ 1,5 millions de poids lourds par an. Il est composé de deux tabliers indépendants de type pont mixte acier / béton à trois poutres sous chaussée.
De par leur conception, les poutres métalliques du tablier sont susceptibles de présenter des désordres liés à la fatigue. Le phénomène de fatigue désigne la dégradation progressive des structures soumises à des sollicitations fluctuantes, alternées et répétées, qui se traduit par l’apparition et le développement de fissures, endommageant ces structures et pouvant les amener à la ruine.
Dans ce contexte, le Cerema a procédé à une évaluation de l’endommagement de la structure dû au trafic routier sur la base d’une modélisation. Le modèle a été validé à l’aide d’une instrumentation in situ basée sur des jauges de déformation. L'objectif était de de vérifier les déformations sous circulation par rapport aux calculs. Des capteurs de contrainte ont ainsi été positionnés à différentes points particuliers de l'ouvrage pour mesurer l'écart en temps réel. Cette évaluation a permis d’identifier les zones critiques de l’ouvrage et d’estimer la durée de vie résiduelle de l’ouvrage.
La confrontation des résultats du modèle avec le relevé des désordres constatés sur les tabliers amènera à la définition d’un programme de maintenance de l’ouvrage.
La Division Ouvrages d’Art du Cerema Est est constituée d’une équipe de 8 agents expérimentés dans la conception, la modélisation et l’expertise des structures de génie civil. Elle dispose de moyens de calcul, d’outils de conception et de visualisation assistées par ordinateur performants.
Elle intervient de manière privilégiée dans les domaines suivants :
- Le développement de méthodologies et la diffusion de connaissances,
- L’assistance technique dans le domaine de la conception des structures de génie civil,
- L’expertise au service de la gestion et de l’entretien du patrimoine d’ouvrages.