Effets climatiques sur les ponts

Les aléas climatiques potentiels pour les ponts sont résumés au tableau 2. L’un des principaux impacts est l’affouillement, c’est-à-dire l’entraînement avec le courant du sol autour ou sous les piles de pont, ce qui entraîne l’effondrement de piles et parfois du pont au complet. L’effondrement du pont Bonnybrook à Calgary en 2013 (figure 6) est un exemple de défaillance de pont en raison de l’affouillement.

Tableau 2 – Impacts des changements climatiques sur les ponts

Aléas climatiques Impact

Inondation riveraine

_{• Affouillement en raison de l’accroissement de la profondeur et}

de la vitesse du courant menant à la défaillance de la culée ou

des piles

• Structure délogée et déplacée

• Dommages à la chaussée ou au remblai

• Restriction de la capacité hydraulique en raison de

l’accumulation de débris

• Dommages à des ouvrages annexes comme une clôture et une

glissière en métal, ou la signalisation

Changements dans les

niveaux des précipitations

• Capacité hydraulique insuffisante pour les nouveaux débits _d’eau

Inondations côtières

_{• Inondation ou destruction partielle ou complète du pont}

• Corrosion causée par une pénétration d’eau salée

• Hauteurs libres de navigation restreintes

• Perte d’accès à l’approche du pont

• Séparation du tablier du pont et de la structure inférieure

• Dommages au tablier et aux poutres principales causés par la

flexion négative et des dommages aux piles

• Affouillement

• Dommages à la superstructure du pont

Changement des plages de températures maximales et minimales

• Détérioration et défaillance des joints de dilatation

• Détérioration en raison des cycles de gel-dégel

• Taux accru de corrosion de l’acier d’armature et de construction

• Tassement en raison du dégel du pergélisol

• Réduction de la corrosion grâce à une moindre utilisation des

sels de déglaçage dans certaines régions

Chaleur extrême

_{• Expansion thermique des composants du pont et détérioration}

ou défaillance des joints de dilatation

• Augmentation des taux de corrosion et de dégradation chimique

Vents extrêmes

_{• Perte de stabilité du pont}

• Contraintes causées par la vibration des tabliers, des tours et des

ancrages de câbles

Accumulation de glace

_{• Embâcles pouvant affecter l’état et la sécurité des composants}

du pont, particulièrement les piles

• Changements dans la dynamique des ponts à haubans pouvant

entraîner une augmentation des vibrations et une éventuelle

défaillance

• Accumulation de glace sur la surface fluviale entraînant des

dommages au tablier et son effondrement

• Risque pour la sécurité du public en raison de chutes de glace

sur les véhicules passant sous la superstructure

Incendies de forêt

_{• Dommages directs causés par le feu aux structures du pont}

Bien que le CCCPR intègre des charges climatiques extrêmes dans le processus de conception, aucune de ces charges ne tient compte de l’impact des changements climatiques. Toutes les provinces et tous les territoires canadiens ont adopté certaines mesures d’adaptation au climat pour leurs systèmes de ponts, mais le processus le plus élaboré est celui de la Colombie-Britannique, où la province a rendu obligatoire la conception intégrant des charges induites par les changements climatiques. Mais même en Colombie- Britannique, il n’y a pas de processus de conception, de scénarios ou de cas de charge due à un événement extrême ou aux changements climatiques prescrits spécifiquement. Aucune approche ou orientation unifiée de la détermination des charges climatiques futures pour la conception des ponts n’est actuellement acceptée dans les administrations canadiennes. De plus, le CCCPR actuel ne tient pas compte des effets d’événements météorologiques extrêmes simultanés sur la performance des ponts, car ils sont considérés comme trop rares pour être préoccupants.

Figure 6 – Effondrement du pont Bonnybrook à Calgary, en Alberta, 2013 (Bureau de la sécurité des transports du Canada)

5.3 Écarts de connaissances et besoins en recherche

Un certain nombre de mécanismes ou modes susceptibles de causer des dommages ou des défaillances dans les ponts sont encore mal compris. Deux d’entre eux particulièrement, les embâcles et l’accrétion de la glace, sont mal compris parce qu’ils sont plus susceptibles de survenir dans les conditions environnementales canadiennes qu’aux États-Unis ou en Europe. Un embâcle se produit lorsque la glace fluviale ou côtière s’accumule contre les ponts en raison de l’action du vent et du réchauffement (figure 7). Cette glace peut endommager la structure inférieure et la superstructure du pont, et causer de l’affouillement lorsqu’elle est soudainement libérée. Des études individuelles ont été réalisées dans ce domaine, mais on en sait peu sur la façon dont la glace et les ponts interagissent, sur la fréquence à venir de ces problèmes ou sur les meilleures façons de les atténuer.

L’accrétion de glace se produit sur un pont lorsqu’il y a accumulation de glace sur la surface exposée des structures du pont en raison de pluie verglaçante ou de givrage dans les nuages.Dans les ponts de petite portée, la glace agit principalement comme une charge supplémentaire, mais pour les ponts de longue portée, elle peut affecter le comportement dynamique du pont. C’est particulièrement le cas des ponts à haubans, où l’accumulation de glace sur les câbles changera grandement le comportement vibratoire. La chute de la glace des haubans sur les tabliers de ponts oblige également souvent la fermeture de liaisons de transport

importantes pour des raisons de sécurité. L’évolution causée par les changements climatiques des scénarios de charge due au vent nécessite également un examen plus approfondi.

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Figure 7 – Pont endommagé par un embâcle, Torch River au Manitoba, 2017 (Municipalité régionale de Torch River)

D’autres écarts de connaissances importants sont de nature plus universelle. Voici quelques mesures à prendre pour les combler :

• élaborer de nouvelles données climatiques pour la conception des ponts intégrant les changements climatiques;

• examiner et mettre à jour les données climatiques historiques pour le CCCPR;

• élaborer des facteurs de charge appropriés pour des données climatiques non stationnaires et des combinaisons de charges;

• examiner l’incidence des températures et des vents extrêmes sur la performance des ponts; • étudier les répercussions des inondations sur l’affouillement et la performance des ponts;

• examiner l’impact des changements climatiques sur les mécanismes de détérioration qui agissent dans le temps et en tenir compte dans la conception des ponts et les systèmes de gestion des biens; • examiner l’impact des changements climatiques et des conditions météorologiques extrêmes sur les

procédures d’évaluation de l’état des ponts et la prévision de la performance sur le cycle de vie utile; et

• mieux comprendre les charges théoriques découlant d’ondes de tempête et de vagues puissantes. Une fois ces lacunes comblées, les lignes directrices de gestion des biens pour les ponts existants peuvent être produites ou modifiées pour tenir compte des effets des changements climatiques. Des études de cas peuvent ensuite être menées auprès de propriétaires de ponts pour valider les lignes directrices.