On the dynamics of bridges subjected to service loads: Roads traffic, train traffic and wind actions.

Abstract

Cette thèse décrit l’analyse vibratoire, incluant la dynamique chaotique des ponts poutres, les ponts ferroviaires, des ponts dalles et des ponts `a câbles sous l’action des véhicules en mouvement, des trains et/ou des vents turbulents. Chaque véhicule en mouvement est modélisé comme une force ponctuelle d’amplitude constante ou non se déplaçant le long du tablier avec une vitesse aléatoire. Le train est modélisé comme une série de forces ponctuelles d’amplitudes et d’intervalles constants se d´déplaçant à vitesse constante le long de la piste de chemin de fer. Après la description des différents types de ponts sous excitations mobiles étudiés, la théorie des poutres de Rayleigh et celle des plaques sont appliquées pour établir les équations décrivant leurs modèles mathématiques. Par la suite, des outils numériques appropries sont utilisés pour caractériser la dynamique de ce dernier. Les principaux résultats suivants ont été obtenus: La thèse étend le système déterministe de pont-véhicule existant au cas de plusieurs véhicules en mouvement avec des vitesses stochastiques et analyse les vibrations des ponts poutres, des ponts dalles et des ponts `a câbles. Nous d´démontrons que le caractère aléatoire des vitesses de véhicules à un effet spectaculaire sur la réponse dynamique du tablier, conduisant à un comportement non monotone de l’amplitude moyenne du tablier par rapport à l’intensité de la partie fluctuante de ladite vitesse et du poids du véhicule. Une étude portant sur le rôle des câbles dans un modèle de pont `a câbles est faite. Il est montré que la présence de ces câbles dans ce type de système peut augmenter le degré de s´sécurité de ce dernier et paradoxalement peut aussi contribuer à sa d´déstabilisation. Dans la même perspective, une modélisation rigoureuse d’un système véhicules-plaque est présentée pour simuler l’interaction entre un tablier `a plusieurs voies et les véhicules en mouvement. Les effets de certains paramètres du trafic sur la valeur moyenne et la variance de la d´déflection de la plate sont étudiés. Une étude portant sur les effets des pistes de chemin de fer et les appuis (partie du pont comprise entre le tablier et les piliers) sur la dynamique des ponts ferroviaires et des ponts poutres respectivement est incluse dans cette thèse. On suppose que ces types de structures peuvent être constitués de matériaux viscoélastiques (tels que les élastomères) caractérisés par l’effet de mémoire et modélisé par le biais des d´dérivées fractionnaires. Nous d´démontrons que l’installation de ces types de dispositifs (pistes de chemin de fer et les appuis) peut contribuer `à réduire les vibrations du tablier. Par ailleurs, un choix approprié du matériau utilisé pour la construction des pistes de chemin de fer peut contribuer à la suppression des comportements non d´désires (tels que le chaos) dans la superstructure. Aussi surprenante que cela puisse être, le caractère turbulent du vent peut contribuer à réduire les chances pour le tablier d’atteindre plus rapidement la résonance des oscillations.