Vous êtes cent fois plus susceptible de mourir d'être frappé par la foudre que d'un pont qui s'effondre.

Ce qui est une façon morbide de dire que les ponts sont généralement des structures très sûres, avec un risque de décès dû à un effondrement n'importe où dans le monde d'un sur cent millions par an.

Mais aussi impressionnante que soit devenue l'ingénierie moderne, ce n'est pas une science parfaite. L'effondrement du pont de l'autoroute à Gênes, en Italie, qui a coûté la vie à 43 personnes en 2018, et les 35 personnes qui ont perdu la vie dans l'effondrement du West Gate Bridge à Melbourne en 1971 sont des rappels tragiques des risques liés à la construction de travaux publics.

Le Dr Mehridat Makki Alamdari est maître de conférences à la School of Civil and Environmental Engineering, UNSW Sydney. Elle a passé la dernière décennie à inspecter des ponts, à analyser leurs données et à trouver des moyens plus efficaces d'effectuer des évaluations de la santé structurelle pour s'assurer qu'ils restent sûrs. L'un des nouveaux projets sur lesquels elle travaille est le développement d'un système de détection monté sur véhicule qui survole les ponts pour créer un instantané de leur santé et de leur sécurité.

Le Dr Makki Alamdari dit que l'ensemble des 53 000 ponts australiens - du port de Sydney à la rivière Swan et tout le reste - sont inspectés visuellement au moins chaque année. Mais les volumes croissants de trafic et les véhicules plus gros et plus lourds ont augmenté la charge que les ponts doivent désormais supporter. Plus que jamais, les régulateurs et les gouvernements doivent faire des prévisions fiables sur la sécurité des ponts qui nécessitent plus de ressources et plus de financement pour leur entretien.

"Partout dans le monde, nous avons tellement de ponts en détérioration qui approchent de la fin de leur durée de vie, mais les différentes autorités routières n'ont pas assez de financement pour démolir tous ces ponts et les construire à partir de zéro", déclare le Dr Makki Alamdari.

L'alternative est de prolonger la durée de vie du pont en les évaluant régulièrement pour la sécurité publique et en les réparant au besoin. En Australie, cette tâche est partagée entre les gouvernements locaux et étatiques .

La façon dont ils sont évalués varie d'un pont à l'autre. La méthode la plus courante et la plus simple consiste à inspecter visuellement chaque pont une fois par an ou plus régulièrement selon le cas. Cela peut être des ponts appropriés qui ont des volumes de trafic relativement faibles, mais qu'en est-il d'une structure comme le pont du port de Sydney, qui est traversé par 58 millions de véhicules par an, ou des ponts plus anciens dans des zones régionales qui supportent maintenant des charges beaucoup plus importantes qu'elles n'ont été conçues pour ?

Détecter le danger

Pour le Harbour Bridge et d'autres structures de pont emblématiques à grande échelle dans le monde, les autorités s'appuient sur une combinaison d'inspections visuelles, de technologies telles que la vidéosurveillance et de capteurs spéciaux placés à intervalles réguliers le long du pont. Les capteurs fournissent un flux continu de données que les ingénieurs utilisent pour identifier les défauts émergents ou les points faibles structurels.

Le Dr Makki Alamdari, qui avant de travailler à l'UNSW était chercheur pour le CSIRO analysant des données sur le pont du port de Sydney, dit qu'en fin de compte, il s'agit de surveiller l'évolution des modèles dans les vibrations captées par les capteurs, puis d'agir en cas de besoin. /P>

"Cette approche a été déployée sur de grandes infrastructures emblématiques comme le Sydney Harbour Bridge et, plus récemment, le Gateway Bridge à Brisbane, ainsi que sur de nombreux ponts en Chine et dans le monde", déclare le Dr Makki Alamdari.

Bien que cela puisse signifier que les problèmes de sécurité potentiels dus à l'usure peuvent être identifiés et traités rapidement, le système est coûteux et implique de nombreux frais généraux tels que le câblage, la surveillance, la charge électrique et les systèmes d'analyse, sans parler du remplacement des composants tous les deux ans comme l'exposition aux éléments fait des ravages.

Le Dr Makki Alamdari dit que pour un petit pont d'une portée de 50 m, il en coûterait environ 200 000 $ pour installer un système de détection complet, mais un conseil local peut n'avoir qu'un budget annuel d'un dixième de ce montant pour chaque pont.

"Cela n'a vraiment aucun sens commercial d'appliquer cela à un grand nombre de ponts. Et le problème auquel nous sommes confrontés en Australie est que bon nombre de ces ponts en détérioration et à portée plus courte se trouvent dans des zones régionales.

"Malheureusement, certains camions surchargés font des détours par ces ponts régionaux pour éviter les stations de pesage sur des itinéraires plus directs. Cela peut causer des dommages importants aux ponts dans les zones rurales qui ne sont pas construits pour supporter ces charges."

Donc, si les capteurs sont trop chers et demandent trop de main-d'œuvre, et qu'une inspection visuelle annuelle pourrait être insuffisante, les autorités routières et les ingénieurs recherchent des méthodes alternatives qui sont durables tout en garantissant la sécurité.

Capteurs mobiles

Le Dr Makki Alamdari s'appuie sur son expertise en surveillance de la santé structurelle et en analyse vibratoire pour développer une nouvelle technologie mobile qui établit un équilibre entre efficacité et économie.

Plutôt que de charger un pont avec des capteurs coûteux, que diriez-vous d'installer des capteurs sur des véhicules qui mesurent l'état du pont lorsqu'ils le traversent ?

Cette idée a été lancée pour la première fois il y a plus de dix ans et fonctionne parfaitement sur le papier, mais personne ne l'a démontrée dans le monde réel. Le Dr Makki Alamdari et ses collègues se rapprochent de voir cela devenir une réalité.

"Mon mandat DECRA consiste à proposer des techniques avancées de traitement du signal pour extraire la réponse vibratoire d'un véhicule en mouvement, puis à créer un algorithme basé sur les données utilisant l'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle pour compiler une base de données sur les indicateurs clés de la santé structurelle du pont", dit-elle.

Son équipe, en collaboration avec des partenaires de l'Université de Kyoto (Japon) utilise un pont à haubans d'une portée d'environ 50 m, pour tester un petit prototype de véhicule.

"La prochaine étape de nos tests consiste à introduire progressivement des dommages artificiels dans la structure du pont et à vérifier que nos signaux révèlent ces dommages, uniquement en traitant la réponse du véhicule."

Le véhicule construit sur mesure que l'équipe du Dr Makki Alamdari utilise pour effectuer ses tests ressemble un peu à une voiture de Formule 1 miniature.

La voiture est équipée de plusieurs accéléromètres et cellules de charge pour mesurer la réponse dynamique du véhicule une fois qu'il se déplace sur le pont ainsi que pour mesurer la force d'interaction entre le véhicule et le pont. Il existe également un système d'acquisition de données intégré pour enregistrer les données en temps réel. Il peut atteindre une vitesse de 10 mètres par seconde, mais pour obtenir les meilleurs résultats, les tests montrent que la vitesse du véhicule doit être maintenue à environ 2 mètres par seconde.

"La voiture fera plusieurs allers-retours pour collecter un riche ensemble de données sur le pont", explique le Dr Makki Alamdari. "Une fois les données collectées, elles seront analysées hors ligne au bureau pour voir s'il y a des anomalies par rapport à l'état de référence."

Pont vers le futur

Il est peu probable que cette technologie de capteur mobile pour les ponts soit disponible dans le commerce à la fin de la bourse DECRA du Dr Makki Alamdari dans deux ans. Mais jusqu'à présent, il s'est révélé très prometteur.

"En laboratoire, nous avons prouvé que nous pouvions surveiller l'état de santé du pont grâce à cette technologie", déclare-t-elle.

"Mais sur le terrain, c'est toujours une histoire différente car d'après mon expérience de travail sur le pont du port de Sydney, je sais qu'il y a beaucoup de défis inattendus. C'est donc quelque chose que je vais explorer et voir dans quelle mesure nous pouvons réduire l'écart entre nos tests en laboratoire et sur le terrain."

Le Dr Makki Alamdari espère que les véhicules à capteurs mobiles seront disponibles dans le commerce d'ici la fin de la décennie.

"Pour l'amener au niveau requis, cela implique beaucoup de travail en termes d'avancement et de réglage des paramètres de votre algorithme et d'augmentation de la sensibilité de vos capteurs. Toutes ces choses doivent être parfaites pour garantir que la technologie fonctionne comme nous l'entendons. ." + Explorer plus loin

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