Identification of damage of structures from the evolution over time of deformation and acceleration measurements : application to bridges
Identification d’endommagements de structures à partir de l'évolution dans le temps de mesures de déformation et d'accélération : application aux ponts
Résumé
Structural Health Monitoring (SHM) is necessary to know the evolution of structure's behaviour with respect to time which can be due to a modification of the traffic or an aging of the structure. In addition, European regulations require increased monitoring of weight loads, either by embedded weighing systems or by bridge weigh-in-motion (BWIM) system such as instrumented weighing. In the field of civil engineering, methods and techniques for monitoring structures have been developed to detect damage and analyse the behaviour of the structure. Among these, the methods based on vibrational responses is often used in different approaches. However, few methods exist to analyse the behaviour of the structure using the real-time strain response.In this context, the OSMOS group has developed a whole set of techniques to measure the strain on the bridges that are generated by the traffic and to follow these strains over time. This information is critical to have an estimate of the evolution of the state of the bridge by identifying the evolution of the strain in different points. The goal of this work is to develop some structural damage identification methods from these strain measurements. The first part is dedicated to the direct problem. From given mechanical and geometric properties of the structures, analytical and numerical models are developed to search for the structural responses at the desired points. The inverse problem is presented in the second part, where some structural damage identification methods will be proposed. At the end, certain applications to the cases of beams and of a real structure will be carried out in the last part.
La surveillance des ouvrages d’art est nécessaire pour connaître l’évolution de leur comportement dans le temps par rapport à une modification du trafic ou à un vieillissement de la structure. De plus, les règlementations européennes imposent une surveillance accrue du poids des véhicules, soit par des systèmes de pesage embarqué ou par des systèmes de pesage en marche tels le pesage par ponts instrumentés. Dans le domaine du génie civil, des méthodes et techniques de surveillance des structures ont été développées permettant la détection des endommagements et l'analyse du comportement de la structure. Parmi ces méthodes, celles des réponses vibratoires sont souvent utilisées dans différentes approches. Cependant, peu de méthodes permettent d’analyser le comportement de la structure en utilisant la réponse sous chargements en temps réel.Dans ce contexte, la société OSMOS a développé tout un ensemble de techniques de mesures en différents points des ponts pour obtenir des déformations générées par le trafic et pour permettre de suivre ces déformations au fil du temps. Ce type de renseignement est utile pour avoir une estimation de l’évolution de l’état du pont en repérant les évolutions de ces déformations. Le présent travail a pour but de développer des méthodes d'identification d'endommagements à partir de ces déformations mesurées. La première partie est consacrée au problème direct. Connaissant les propriétés mécaniques et géométriques des structures, des modèles analytiques et numériques sont développés afin de chercher les réponses de la structure aux points souhaités. Le problème inverse est présenté dans la deuxième partie et quelques méthodes d'identification de l'endommagent sont proposées. Enfin, des applications aux cas de poutres et d'une structure réelle sont effectuées dans la dernière partie.
Domaines
Infrastructures de transport| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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