FR2599150A1 - Procede et dispositif de controle mecanique de revetements d'ouvrages d'art - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UN DISPOSITIF DE CONTROLE MECANIQUE DE REVETEMENTS D'OUVRAGES D'ART. LE PROCEDE CONSISTE A ETABLIR AU MOINS UNE SIGNATURE 2A DE LA REPONSE A UN CHOC IMPULSIONNEL D'UN REVETEMENT SAIN DE REFERENCE, ET UNE PLURALITE 2B, 2I DE SIGNATURES DE LA REPONSE D'UN CHOC IMPULSIONNEL D'UN REVETEMENT MUNI DE DEFAUTS D'ECHANTILLONS POUR CONSTITUER DES SIGNATURES DE REFERENCE. LE REVETEMENT A CONTROLER EST SOUMIS EN UNE PLURALITE DE POINTS DE TEST PI, A AU MOINS UN TEST DE CHOC IMPULSIONNEL POUR DETERMINER DES SIGNATURES DE MESURE MSI CORRESPONDANTS. UNE COMPARAISON DES SIGNATURES DE MESURE AUX SIGNATURES DE REFERENCE PERMET D'ETABLIR UNE IDENTIFICATION DES DEFAUTS PAR CRITERE DE RESSEMBLANCE. APPLICATION AU CONTROLE DE REVETEMENTS DE VOIES DE CIRCULATION, TELLES QUE AUTOROUTES, PISTES D'ENVOL D'AERONEFS.

Description

La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif de

contrôle mécanique de revêtements d'ouvrages d'art.

A l'heure actuelle, le contrôle mécanique des revêtements d'ouvrages d'art, tels que les voies de circulation, routes,auto-routes, pistes d'envol ou

d'atterrissage d'aéronefs,reste peu satisfaisant.

De telles structures peuvent présenter, notamment dans le cas de vaies de circulation, des défauts de contruction ou des défauts d'endommagements ultérieurs

dus à des mouvements intempestifs du sol ou sous-sol.

En particulier, dans le cas o ces revêtements consistent en des dalles de béton, celles-ci étant coulées in situ en présence ou en l'absence d'un treil15 lis métallique d'armature, les défauts de construction précités peuvent, notamment,consister en des nids de cailloux, des défauts de remplissage dûs aux treillis d'armature par exemple. Les endommagements ultérieurs résultent notamment de mouvements relatifs 20 intempestifs entre le revêtement et les couches sous jacentes du sol ou sous-sol; dans le cas des dalles de béton formant revêtement d'autoroute, ces derniers résultent notamment du phénomène de battement des dalles dû à la circulation des véhicules, au décollement du sol d'assise provoquant la création de vides. Les méthodes de contrôle proposées jusqu'à ce jour, consistent,pour l'essentiel,en des méthodes de contrôle mécanique, par rouleau vibrant, et en

des méthodes électromagnétiques par géoradar.

Les méthodes de contrôle mécanique précitées consistent à soumettre le revêtement à une vibration

mécanique de fréquence fixe et à mesurerl'amplitude des vibrations correspondantes. Les vibrations mécaniques utilisées sont engendrées par un rouleau vibrant à une fréquence comprise entre 10 et 20 Hz.

Bien que le problème délicat de la détection de la réponse du revêtement ait été résolu de manière satisfaisante par l'utilisation d'une roue hydrophonique, la réponse précitée ne peut prétendre donner une information complète sur l'état mécanique du revêtement 10 et de ses interfaces de liaison avec le sol en raison

du caractère incomplet du spectre de fréquence engendré à l'émission par le rouleau vibrant.

Les méthodes de contrôle électromagnétique, utilisant des ondes électromagnétiques de fréquences 15 élevées,a pourobjet la recherche des réflexions des ondes électromagnétiques émises sur les discontinuités structurelles du revêtement ou de ses interfaces de liaison avec le sol. Cependant, du fait même de la nature des ondes émises, toute discontinuité matériel20 le du revêtement ou de ses interfaces n'est pas nécessairement génératrice de perturbation par réflexion permettant une mesure fiable et les résultats de mesures sont d'une interprétation fort délicate. En outre, et en raison même de la nature des ondes utilisées, les 25 résultats de mesure restent très sensibles au degré d'humidité du revêtement et de ses interfaces ainsi qu'à la présence dans le revêtement ou dans les couches

sous-jacentes de matériaux métalliques.

Le procédé et le dispositif de contrôle méca30 nique de revêtements d'ouvrages d'art selon l'invention, ont pour objet de remédier aux inconvénients

précités, les inconvénients inhérents à l'une et l'au-

des méthodes de l'art antérieur étant notamment supprimés.

Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'un procédé et d'un dispositif de contrôle mécanique de revêtement d'ouvrages d'art,

dans lequel celui-ci est soumis à une vibration mécaniqud à spectre de fréquence à bande large.

Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'un procédé et d'un dispositif de 10 contrôle mécanique de revêtement d'ouvrages d'art

permettant une mise en oeuvre quasi-automatique.

Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'un procédé et d'un dispositif de contrôle mécanique de revêtements d'ouvrages d'art,

dans lesquels une haute probabilité et une haute fidélité de détection sont obtenues.

Le procédé de contrôle mécanique de revêtements d'ouvrages d'art, selon l'invention, est remarquable en ce qu'il consiste à établir au moins une signature 20 de la réponse à un choc impulsionnel d'un revêtement sain de référence et une pluralité de signatures de la réponse à un choc impulsionnel d'un revêtement de même type, dans lequel des défauts échantillons de référence ont été ménagés, les signatures précitées constituant des signatures de référence. Le revêtement à contrôler est, en une pluralité de points de celui-ci, soumis à au moins un test de choc impulsionnel de façon à déterminer la signature dite de mesure de la réponse impulsionrelle en chacun des points déterminés. 30 Une comparaison des signatures de mesure aux signatures

de référence est effectuée pour établir une identification par critère de ressemblance.

Le dispositif de contrôle mécanique de revêtements d'ouvrages d'art, objet de l'invention, est remarquable en ce qu'il comprend un support mobile, susceptible d'être déplacé sur ce revêtement. Des moyens de percussion disposés sur ce support permettent d'engendrer séquentiellement sur cette surface

des chocs de test calibrés. Des moyens capteurs solidaires du support mobile, mais mécaniquement découplés de celui-ci, permettent de délivrer un signal électri10 que représentatif de la réponse impulsionnelle du revêtement aux chocs de test calibrés.

Le procédé et le dispositif objet de l'invention trouvent application au contrôle mécanique de revêtements d'ouvrages d'art de toute nature et en parti15 culier de voies de circulation telles que routes,

autoroutes, pistes d'envol d'aéronefs par exemple.

Leur objet sera mieux compris à la lecture

de la description et à l'observation des dessins ciaprès dans lesquels:

- la figure 1 représente, sur une aire d'essai de référence, la topographie d'implantation de différents défauts échantilons, - la figure 2 représente respectivement de 2a à 2i, la nature du revêtement, muni ou non d'un défaut échantillon, et la signature de référence correspondante constituée par la réponse impulsionnelle du point de référence correspondant considéré, - la figure 3 représente un diagramme amplitude temps et amplitude-fréquence d'un choc calibré 30 conformément à la présente invention, - la figure 4 représente un schéma synoptique de traitement pour la mise en oeuvre de critère de choix, conformément au procédé de l'invention, - la figure 5 représente un schéma illustratif de mise en oeuvre du procédé de l'invention, - la figure 6 représente une vue de dessus schématique d'un dispositif conforme à l'objet de l'invention, les figures 7a et 7b représentent un détail de réalisation du dispositif tel que représenté en figure 6, et la figure 7c représente un diagramme de 10 temps des divers éléments des figures 7a et 7b, - les figures 8 et 9 représentent un mode de réalisation particulièrement avantageux d'un élément essentiel

du dispositif et du dispositif objet de l'invention respectivement.

Le procédé de contrôle mécanique de revêtements 15 d'ouvrages d'art, objet de l'invention, sera tout d'abord décrit en liaison avec les figures 1 et 2.

Par ouvrages d'art, on entend, bien entendu, tout ouvrage du domaine des travaux publics et en particulier, mais de-manière non limitative, tout revête20 ment de voies de circulation, telles que des routes,

autoroutes, pistes d'envol ou d'atterrissage d'aéronefs.

Conformément à l'invention, le procédé de contrôle mécanique de revêtements'd'ouvrages d'art consiste à établir au moins une signature de la réponse à 25 un choc impulsionnel d'un revêtement sain de référence.

Une pluralité de signatures de la réponse à un choc impulsionnel d'un revêtement de même type est ensuite établie, pluralité de signatures correspondant à un revêtement dans lequel des défauts échantillons de référence ont été ménagés. Les signatures relatives aux

revêtements sains de référence et aux revêtements com-

portant les défauts échantillons constituent des signatures de référence.

Sur la figure 1, on a représenté une aire d'essai de référence, sur laquelle la topographie d'implantation de différents défauts échantillons a été répertoriée. L'aire d'essai peut ainsi correspondre à une surface de valeur déterminée, et en particulierdans le cas de revêtements autoroutiers constitués par des dalles de béton,par une de ces dalles de 10 dimensions normalisées. Ainsi, une signature de la réponse à un choc impulsionnel d'un revêtement sain de référence, zone notée S sur la figure 1, est représentée en figure 2a. De la même manière, une pluralité de signatures représentée respectivement en figures2b 15 à 2i de la réponse à un choc impulsionnel d'un revêtement de même type, dans lequel différents défauts

échantillons de référence ont été ménagés,est établie.

Sur la figure 2b, le défaut correspondant à la zone 1 de la figure 1 correspond à une boite située en fond 20 de revêtement, c'est-à-dire au dessus du soubassement supportant celui-ci et correspondant à une épaisseur de vide de 2 cm environ. De la même manière, le défaut échantillon introduit en zone 2 de la figure 1, correspond à un tas de cailloux engendré par ségrégation de ces derniers, lesquels au cours de lalhase de coulage du béton, se trouvent ainsi séparés de lalaitance constituant celui-ci. La signature correspondante est représentée en figure 2c. La figure 2d représente la signature d'un défaut échantillon situé en zone 3 de 1' aire de référence représentée en figure 1, le défaut échantillon étant constitué par une boîte disposée au voisinage de la surface du revêtement et correspondant à une épaisseur de vide de 2 à 3 cm. On note, dans ce cas, une très forte augmentation de la dérivée de la signature, cette augmentation nécessitant d'ailleurs une réduction d'échelle afin d'obtenir une bonne représentation de celle-ci. De la même façon, le défaut échantillon introduit en zone 4 de l'aire d'essai de référence représentée en figure 1, correspond à une boite inclinée, d'épaisseur de vide de 2 cm environ, la signature correspondante étant représentée en figure 2e. On note à nouveau une très grande variation de la dérivée de la signature correspondante, par rapport, par exemple, à un revêtement de béton sain représenté en figure 2a. Le défaut échantillon implanté en zone 5 de l'aire d'essai de réfé15 rence représentée en figure 1 correspond à une boite disposée au voisinage de la surface du revêtement, cette boite correspondant à une épaisseur de vide de 1 cm environ. La signature correspondante est représentée en figure 2f. En outre, et ainsi que repré20 senté en figure 2g, la signature représentée sur cette figure correspond à un amas de cailloux situé au voisinage de l'interface entre le revêtement et le soubassement. Sur cette figure, on notera un changement de la dérivée moyenne de la signature cor25 respondante. Ce défaut échantillon correspondant à la signature de la figure 2g est situé en zone 6 de

1' aire de référence représentéeen figure 1. Le défaut.

échantillon implanté en zone 7 de cette même aire de référence, correspond à un défaut comparable au défaut 30 échantillon implanté en zone 6, mais dans lequel les cailloux sont de dimensions plus importantes. La signature correspondant au défaut échantillon de la zone 7 est représentée en figure 2h. On notera encore, dans ce dernier cas, une variation faible de la dérivée de la signature correspondante, suivie d'une augmentation importante de cette même dérivée. Enfin, 5 la signature représentée en figure 2i correspond à un défaut de la zone 8, aucun défaut échantillon n'ayant été implanté volontairement, et une admittance mécanique anonrmalement élevée apparaissant au niveau de la zone précitéeo La signature correspon10 dante est représentée en figure 2i, et on note sur cette figure une valeur sensiblement constante de

la dérivée moyenne de la signature.

Conformément au procédé de l'invention, le revêtement à contrôler est soumis en une pluralité de points notés Pi déterminés de celui-ci, à au moins un test de choc impulsionnel, de façon à déterminer la signature dite de mesure, notée SMi, de la réponse impulsionnelle en chacun des points Pi précités. En outre, ainsi qu'il apparaît notamment en figure 2, 20 mais de manière non limitative, les signatures de référence représentées en 2a à 2i et les signatures de mesure SMi sont les réponses à une impulsion de choc dans un diagramme mobilité-fréquence. On rappelle pour mémoire, que la mobilité aux points de test Pi 25 considérés estle rapport de la vitesse du point de

mesure à la force d'impact appliquée sur celui-ci.

Bien entendu, d'autres paramètres,tels que l'accélération de ce même point,peuvent être utilisés de manière non limitative. Ainsi, conformément à la représentation des figures 2a à 2i, les diagrammes mobilité-fréquence, la mobilité étant considérée comme représentant l'admittance mécanique du point de mesure considéré, sont gradués en fréquence, selon l'axe des abscisseset en valeur d'admittance mécanique sur l'axe des ordonnées. Conformément au procédé de contrôle mécanique objet de l'invention, les impul5 sions de choc destinées à établir les signatures de référence et de mesure sont des impulsions de choc calibrées. A titre d'exemple non limitatif, ainsi que représenté en figure 3, les impulsons de choc calibrées peuvent avantageusement consister en une impulsion 10 de choc de durée inférieure à 1 ms et d'amplitude crête supérieure à 100 daN par exemple. Le diagramme d'amplitude dans le temps de l'impulsion de choc calibrée correspondante est représenté en figure 3a, une représentation de la distribution d'énergie en fré15 quence des impulsions calibrées étant représentéeen figure 3b. La distribution d'énergie en fréquence des impulsions de choc calibrées, est telle que l'énergie correspondante à une fréquence de l'ordre de 2 kHz

est supérieure par exemple à 1 dixième de l'énergie 20 maximale aux fréquences basses.

Conformément à un mode de réalisation avantageux du procédé objet de l'invention, la comparaison desdites signatures de mesure aux signatures de référence est effectuée, de manière non limitative, par comparaison de valeurs déterminées du diagramme mobilité-fréquence des signatures de mesure,notées SMi,à des valeurs correspondantes appelées valeurs propres des signatures de référence représentées précédemment en figures 2a à 2i. Le calcul d'un coefficient de corré30 lation ou de ressemblance entre signatures de référence et signature de mesure permet alors l'identification précitée. Un exemple de calcul particulièrement avantageux sera maintenant décrit en liaison avec la

figure 4.

Conformément à cette figure, les signaux d'amplitude d'impulsions de choc notés F et de vitesse ou d'accélération du point de test Pi sont par exemple détectés en fonction du temps, à partir de l'instant de référence. Ces signaux après conversion en signaux numériques par exemple, sont alors soumis 10 respectivement aux étapes A et B, à un traitement par transformée de Fourier rapide sur un nombre de points déterminé. Selon un mode de réalisation avantageux conforme au procédé de l'invention, la transformée de Fourier rapide peut être réalisée sur un nombre 15 d'échantillons ou de valeurs égal à 512. Dans le cas du signal représentatif de la vitesse de l'accélération du point de test Pi considéré, une phase de traitement de pré-accentuation de ce signal est effectuée par filtrage, préalablement au traitement par la trans20 formée de Fourier rapide. Les valeurs obtenues sont alors soumises à un traitement noté C sur la figure 4, lequel permet pour certaines bandes de fréquence déterminées,d'établir la relation amplitude phase entre les valeurs issues des traitementspar transformée 25 de Fourier rapide, aux étapes A et B précédentes. Les valeurs amplitude-phase précitées correspondent en fait au rapport en valeurs complexes de la vitesse du point de test considéré Pi à l'amplitude correspondante du choc, pour la bande de fréquence considérée. Un deuxième traitement peut être effectué ensuite à l'étape référencée B sur la figure 4, de manière à déterminer l'énergie correspondante dans chaque bande de 1 1 fréquence considérée. Les résultats ainsi obtenus peuvent être combinés dans une étape finale E, permettant, par exemple de définir les valeurs d'énergie dans les bandes de fréquence considérées,ramenées à une pluralité de fréquences appelées valeurs propres

dans le cas des signatures de référence par exemple.

Bien entendu, un traitement analogue est effectué relativement aux signaux constituant les signatures de mesure, en chaque point de test Pi. La corrélation 10 en vue d'établir le critère de choix est ensuite effectuée entre-les valeurs correspondant aux valeurs propres des signatures de référence et des signatures de mesure. La méthode de traitement mathématique des valeurs mise en oeuvre dans le procédé, objet de l'in15 vention, ne sera pas décrite plus en détail, celle-ci

n'étant donnée qu'à titre d'exemple non limitatif.

Conformément à une caractéristique avantageuse du procédé objet de l'invention, les points déterminés précédemment,désignés Pi,au niveau desquels le revête20 ment est soumis à au moins un test de choc impulsionnel, peuvent avantageusement être distribués selon un réseau maillé, le pas du réseau r étant déterminé en fonction de la résolution souhaitée. On a représenté en figure un tel réseau de points,les points Pi précédemment 25 désignés étant maintenant désignés selon la référence générale Pij, de façon à constituer les mailles d'un réseau. De manière ncnlimitative, le réseau représenté sur la figure 5,-correspond à un réseau dont le pas est-identique selon deux dimensions orthogonales. Bien 30 entendu, le pas selon ces deux dimensions ou directions peut être choisi différent en fonction des applications

souhaitées. Des mesures conduites conformément au pro-

cédé objet de l'invention, ont permis,à partir d'un réseau de pas r égal 1 mètre,d'obtenir une résolution inférieure à 30 cm. Bien entendu, la diminution du pas du réseau permet en conséquence d'augmenter la résolution souhaitée du système. L'établissement des signatures de mesure notées SMij relatives à chaque point Pij du réseau, permet alors l'établissement d'une véritable carte du revêtement et de la structure

mécanique des interfaces entre ce dernier et le sou10 bassement le supportant.

Une description détaillée d'un dispositif de

contrôle mécanique de revêtementsd'ouvrages d'art

permettant la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention précédemment décrite, sera donnée en liaison 15 avec les figures 6 à 9.

Conformément à la figure 6, le dispositif objet de l'invention comprend un support mobile noté 3 susceptible d'être déplacé selon une direction notée T sur la figure 6 précitée à la surface du revêtement 20 à contrôler. On notera par exemple que le support mobile 3 est solidaire d'un chariot noté 1, muni de roues par exemple, lequel est lui-même, au cours de la mise en oeuvre du procédé, tracté par un véhicule automobile noté 2. Bien entendu, et en fonction des applications 25 du procédé et du dispositif objet de l'invention, le support 3 peut.être rendu mobile par rapport au revêtement, par tout moyen. Des moyens de percussion notés Mi sont disposés sur le support 3, ces moyens permettant d'engendrer, séquentiellement sur ladite surface du re30 vêtement à contrôl.er,des chocs de test calibrés. En outre, des moyens capteurs notés Ci sont solidaires du support mobile, ces moyens capteurs étant mécaniquement découplés du support 3. Par découplage mécanique, on entend tout moyen susceptible de provoquer une atténuation maximale de toute vibration mécanique

due au déplacement du support 3 parrapport à la sur5 face du revêtement pour le moyen capteur Ci précité.

Ainsi, et compte tenu du découplage mécanique précédemment décrit, les moyens capteurs Ci permettent de délivrer un signal électrique représentatif de la réponse impulsionnelle du revêtement au point de test 10 Pi considéré au choc de test calibré engendré par les

moyens de percussion Mi.

Ainsi qu'il apparalt également en figure 6, les moyens de percussion Ci sont avantageusement

constitués par une pluralité d'éléments de percussion 15 alignés selon une direction s sur le support mobile 3.

De manière avantageuse, les éléments de percussion Mi et les moyens capteurs Ci peuvent être ajustables en

position relative dans la direction d'alignement.

Ainsi qu'il apparalt également en figure 6, à chaque élément de percussion Mi est associé un élément capteur Ci, l'ensemble des éléments capteurs

constituant les moyens capteurs précédemment décrits.

Bien entendu, et de façon non limitative, chaque groupe constitué par un élément de percussion Mi et un élé25 ment capteur Ci peut être ajustable en translation selon la direction d'alignement t. Ainsi, l'installation des éléments de percussion Mi et de leurs capteurs associés Ci selon un pas déterminé,permet pour un déplacement considéré du support mobile 3 dans la direc30 tion de translation Td'élaborer le réseau de points de test Pijprécédemment décrit en figure 5. Ainsi que déjà mentionné, le réseau peut être un réseau carré ou rectangulaire. De préférence, et selon une caractéristique du dispositif de contrôle de revêtements d'objets d'art objet de l'invention, la distance séparant un

élément de percussion Mi de l'élément capteur corres5 pondant Ci qui lui est associé n'excède pas 10 cm.

Une description plus détaillée des éléments

de percussion Mi sera maintenant donnée en liaison

avec les figures 7a et 7b notamment.

Conformément à la figure 7a, laquelle repré10 sente une vue de dessus d'un élément de percussion Mi donné, chacun de ces éléments comprend une tête de percussion notée 14, 15, montée à l'extrémité d'un bras noté 6, formant bras de levier. Le bras 6 formant bras de levier est mobile en rotation autour d'un 15 axe noté 7 sur les figures 7a et 7b, axe sensiblement parallèle à la direction de l'alignement. Des moyens d'entraînement 8, 9, 10 du bras 6 permettent, par l'intermédiaire de la tête de percussion 14, 15, d'engendrer successivement une pluralité de chocs calibrés 20 tels que précédemment définis. Les chocs calibrés peuvent consister, ainsi que précédemment mentionné, en une impulsion de choc d'amplitude comprise entre

et 1000 daN, et de durée inférieure ou égale à 1 ms.

Ainsi qu'il apparaît également en figures 7a 25 et 7b, le dispositif d'accouplement à embrayage électromagnétique noté 8, 9, est mécaniquement solidaire du bras 6 formant bras de levier. Le dispositif d'accouplement à embrayage électromagnétique peut par exemple être un dispositif normalement disponible dans 30 le commerce, et en particulier un dispositif d'accouplement à embrayage électromagnétique distribué par la société BINDER MAGNETIC. Desmoyens d'entraînement notés 10, 11, 12, permettent la mise en rotation dudit embrayage, les moyens d'entraînement étant par

exemple constitués par un groupe moteur réducteur.

Les moyens d'entrainement en rotation 11, 12 et le dispositif d'accouplement à embrayage 8, 9 permettent l'amenée du bras formant bras de levier 6 et de la tête de percussion 14, 15 en position armée de choc calibré. Cette position armée de choc calibré de

la tête de percussion 14, 15et du bras 6est notée I 10 sur la figure 7b.

Ainsi qu'on le remarquera également en figures 7a et 7b, des moyens de rappel élastique 13 mécaniquement solidaires du support 3 par exemple et du bras formant bras de levier 6, sont également prévus. Les 15 moyens de rappel clastique 13 et le dispositif d'accouplement à embrayage 8, 9, permettent l'amenée du

bras formant bras de levier 6 et de la tête de percussion 14, 15, en position de choc calibré. Sur la figure 7b, notamment, la position de choc calibré est 20 représentée par II.

Un diagramme de temps de fonctionnement des éléments divers constitutifs de chaque élément de percussion Mi représenté en figures 7a et 7b, sera donné

en liaison avec la figure 7c.

Sur la figure 7c, on a représenté en 1 une impulsion de commande délivrée par une horloge de référence ou séquenceur de commande, en 2, la commande correspondante das moyens d'entraînement 11, 12 constitués par le groupe moteur réducteur de la figure 7a, 30 en 3, le diagramme de temps correspondant d'un contact fin de course de l'arbre du groupe moteur réducteur précédemment décrit, en 4 les phases correspondantes actives passives du dispositif d'accouplement à embrayage électromagnétique 8, 9, et en 5, enfin, les positions armées et de choc calibré référencés I et II, conformément à la figure 7b,de la tête de percussion 14, 15 et du bras de levier 6. Sur la figure 7c précédemment citée,on comprendra que la position active du dispositif d'accouplement à embrayage électromagnétique 8, 9, permet l'amenée et/ou le maintien de la tête de percussion 14, 15 et du 10 bras de levier 6 en position armée de choc calibre, alors que la position passive de celui-ci permet au contraire le passage en position de choc calibré référencé II. En outre, le retour du dispositif d'accouplement à embrayage électromagnétique 8, 9 en posi15 tion active, ainsi qu'il apparalt en figure 7c, permet la capture de l'ensemble constitué par le bras de levier 6 et la tête de percussion 14, 15, de façon à éviter, conformément à l'invention, l'existence pour un choc calibré donné, de tout rebond successif. Le 20 déclenchement séquentiel de chacun des éléments de percussion Mi, permet, bien entendu, d'engendrer successivement une pluralité de chocs calibrés. Les chocs calibrés peuvent avantageusement être engendrés en des points Pi différents ou éventuellement une pluralité de chocs calibrés peut être engendrée en un même point afin d'obtenir une pluralité de valeurs en vue de déterminer des valeurs moyennes. Conformément à une caractéristique particulière du dispositif, objet de l'invention, la durée de la phase passive du 30 dispositif d'accouplement à embrayage électromagnétique 8, 9, précédemment décrite, peut être ajustable de façon à obtenir par ajustage de cette durée la réalisation de chocs calibrés en l'absence de tout rebond successif. Cette durée est en fait déterminée expérimentalement en fonction du module d'élasticité du matériau de la tête de percussion 14, et de la dureté du revêtement. A titre d'exemple non limitatif, la tête de percussion 14 peut être constituée en un matériau plastique superpolyamide tel que les matériaux commercialisés par la société ERTA, sous la dénomination commerciale ERTALON. De préférence, on choisira un matériau plastique dont le module d'élasticité est compris entre 90 000 et 170 000 N/cm2. La tête de percussion 14 peut comporter, avantageusement, une face de percussion en forme de calotte sphérique, celle-ci

ayant par exemple un rayon de courbure de l'ordre de 15 20 cm.

Une description plus détaillée des moyens capteurs Ci associés aux moyensde percussion Mi sera maintenant donnée en liaison avec la figure 8. La figure

précitée représente une vue arrachée d'un mode de réa20 lisation particulièrement avantageux des moyens capteurs Ci, de façon à montrer l'agencement interne de

ces derniers.

Conformément à cette figure, les moyens capteurs Ci comprennent une botte 16 formant châssis des moyens capteurs. La boîte 16 est,en fonctionnement, rendue mécaniquement solidaire du support mobile 3 ou d'un support 19 solidaire de ce dernier, par l'intermédiaire de premiers moyens de découplage élastique 18. Ainsi qu'il

est représenté sur la figure 8, la botte 16 ou chassis 30 est en fait en fonction de son état de non fonctionnement ou de fonctionnement, rendue respectivement solidaire du support 19 ou 3, par l'intermédiaire d'un sys-

tème de vérin 25 d'une tige de commande 26 et d'un anneau 28, lesquels permettent de ramener la boite 16 au contact du support 19 en dehors du fonctionnement de celle-ci ou au contraire, la tige 26 étant 5 dégagée de l'anneau 28, de rendre la boîte 16 solidaire du support mobile 3, (19) par l'intermédiaire des seuls premiers moyens de découplage élastique 18 lors du fonctionnement des moyens capteurs Ci considérés. Les moyens capteurs Ci représentés en figure 10 8 comportent en outre une tête de détection 20, 21, 22, 23, mécaniquement solidaire de la boîte formant châssis 16 par l'intermédiaire de deuxièmes moyens 24 de découplage élastique. De manière avantageuse, et ainsi qu'il apparaît en outre en figure 8, la tête 15 de détection peut comprendre un bras de levier support 22 articulé en rotation autour d'un axe fixe noté 220, par rapport au châssis 16. L'extrémité opposée du bras de levier 22 est mécaniquement solidaire du chassis 16 par l'intermédiaire des deuxièmes moyens de dé20 couplage 24. La tête de détection comprend en outre une cellule de détection 20, 21, mécaniquement solidaire du bras de levier 22, par l'intermédiaire de troisièmes moyens de découplage élastique 23. La cellule de détection 20, 21, peut comprendre, selon un mode de réalisa25 tionarantageux, un transducteur électromécanique 20 de type accéléromètre ou géophone. La face sensible du transducteur 20 est mécaniquement solidaire d'une pointe 21 en matériau dur destinée à être placée en contact avec le point de mesure sur la face du revête30 ment. Les accéléromètres constituent ainsi des capteurs d'accélération dont la bande passante en fréquence est comprise sensiblement entre 0 et 10 000 Hz. Les géophones au contraire constituent des capteurs de vitesse, dont la bande passante est comprise sensiblement entre 4 Hz et 5000 Hz. La pointe 21 elle-même peut être constituée en un acier très dur,et la force d'appui de la pointe sur le revêtement, peut être prise égale à titre d'exemple non limitatif, à 1 Newton dans le cas o le transducteur électromécanique *est un accéléromètre d'une masse de deux grammes et à 10 à 20 Newtons dans le cas o le transducteur électromécanique est un géophone de masse de l'ordre de 20 g. Le rayon de courbure de la pointe 21 peut

être de l'ordre de quelques millimètres.

Ainsi, en raison de la structure de chacun des capteurs Ci telle qu'elle a été représentée en figure 15 8, ces derniers permettent, conjointement, l'établissement d'une force d'appui de la pointe 21 sur le revêtement, par l'intermédiaire notamment dès premiers, deuxièmes et troisièmes moyens élastiques de découplage,et d'un découplage convenable aux vibrations, 20 les troisièmes moyens de découplage 23 ayant notamment pour effet de découpler mécaniquement la cellule de détection 20, 21 et le bras de levier 22 en augmentant la bande passante aux fréquences hautes, la seule masse vue par la pointe 21 à ces fréquences étant la 25 masse de la pointe plus celle du géophone en l'absence quasi-totale de celle du bras 22. Afin,en fonctionnement,d'assurer l'assise de la boîte 16 formant châssis sur le revêtement à contrôler, celle-ci comprend ainsi qu'il apparaît en figure 8, trois pointes support 17, 30 destinées à venir en contact avec celui-ci. Ainsi, en raison de la structure même de chacun des moyens capteurs Ci représentés en figure 8, et notamment en

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raison de la présence des premiers, deuxièmes, troisièmes moyens de découplage précédemment décrits, la force d'appui de la boite 16 sur le revêtement par l'intermédiaire des pointes 17 est déterminée par les seuls premiers moyens de découplage 18, alors que la force d'appui de la pointe 21, en contact avec le point de mesure, est déterminée par le seul ensemble levier 22, deuxièmes moyens de découplage 24 et troisièmes moyens de découplage 23. Des essais comparatifs 10 conduits en laboratoire entre un capteur directement collé à proximité d'un point de test Pi et des moyens capteurs Ci tels que représentés en figure 8, ont montré une excellente similitude de caractéristiques

de réponse.

Une description plus détaillée de l'architecture du dispositif de contrôle mécanique de revêtements d'ouvrages d'art, objet de l'invention, du point de vue

de l'agencement fonctionnel de celui-ci, sera maintenant

donnée en liaison avec la figure 9.

Ainsi qu'il apparaît sur cette figure, le dispositif comprend en outre, avantageusementdes moyens processeurs de commande séquentielle du dispositif et de calcul de traitement des signatures de référence

et de mesure, conformément au procédé objet de l'inven25 tion précédemment décrit.

De manière avantageuse, les moyens processeurs de commande et de calcul comprennent un microordinateur muni de ses périphériques. A titre d'exemple non limitatif, les périphériques peuvent comporter un clavier de commande noté KL, un moniteur d'affichage noté MO. Le microordinateur est symbolisé par son unité centrale notéeUC. Les périphériques du microordinateur peuvent comporter en outre des moyens de mémorisation

non volatile permettant la mémorisation de valeurs numériques représentatives des signatures de mesure.

Les moyens de mémorisation non volatile précités peuvent consister par exemple en un disque magnétique du type disque dur HD, en raison du très grand nombre de mesures à effectuer, compte tenu du grand nombre de points de test. Les périphériques du microordinateur peuvent en outre comprendre, de manière avanta10 geuse, des moyens de mémorisation de type reprogrammable électriquement (EEPROM), dans lesquels sont mémorisées les valeurs numériques représentatives des signatures dites de référence. Celles-ci après établissementsur une aire d'essai de référence, ainsi que précédemment décrit en liaison avec la figure 1, peuvent être mémorisées et,si nécessaire,modifiées en raison des circonstances d'expérimentation ou d'utili- sation. Des moyens périphériques du microordinateur peuvent enfin comporter des moyens de mémorisation 20 de type mémoire morte reprogrammable(REPROM), dans lesquels est mémorisé un programme de calcul et de traitement des valeurs pour effectuer une comparaison des signatures SMi aux signatures de référence 2a à 2i, pour établir une identification par critère de ressemblance ainsi qu'il a déjà été décrit précédemment

dans la description.

Les moyens processeurs de commande comportent enfin des interfaces de commande, notées IF, interfaces analogique-numérique/numérique-analogique, d'entrée/ 30 sortie reliées aux organes d'entraînement et de commande des éléments de percussion Di et des moyens capteurs Ci. Ces interfaces de commande ne seront pas décrits dans la mesure o ils peuvent être constitués par

tout moyen normalement disponible dans le commerce.

Selon une variante avantageuse de réalisation du dispositif de contrôle mécanique de revêtement d'ouvrages d'art, objet de l'invention, les moyens d'interface IF précédemment décrits de commande d'entrée/sortie peuvent comporter, de manière avantageuse, un détecteur de valeur crête de l'amplitude du choc calibre, engendré par un moyen de percussion Mi. Ce détecteur de valeur crête, délivre par l'intermédiaire d'un circuit à seuil noté CS, par rapport à à une tension de référence déterminée, notée VREF, une impulsion d'enclenchement du dispositif d'accouplement à embrayage électromagnétique 8, 9, de façon 15 à éviter l'existence de rebondissements successifs de chaque élément de percussion Mi, après réalisation d'un choc calibré. On comprendra bien sûr que le détecteur lui-même peut être constitué par le moyen capteur Ci associé au moyen de percussion Mi corres20 pondant, le signal délivré par chaque capteur Ci étant comparé à une valeur de référence correspondant sensiblement à la valeur crête du signal engendré par l'impulsion de choc. L'impulsion délivrée par le circuit à seuil CS, permet alors, par l'intermédiaire de l'in25 terface IF, la commande par l'unité centrale UC des moyens d'accouplement à embrayage électromagnétique pour réaliser l'enclenchement de celui-ci, après une durée de retard déterminée, afin de supprimer tout

rebondissement successif..

On a ainsi décrit un procédé et un dispositif de contrôle mécanique de revêtements d'ouvrages d'art, particulièrement performants. La mise en oeuvre du dispositif tel que décrit précédemment, notamment en liaison avec les figures 6 à 9 précitées, peut de manière avantageuse être réalisée séquentiellement par l'opérateur. Une phase d'initialisation mécani5 que du dispositif étant tout d'abord prévue, la pluralité de moyens capteurs Ci est tout d'abord mise en position, les pieds 17 de chacun de ces derniers

étant amenés en contact du sol par l'opérateur.

Le système processeur de commande précédemment décrit 10 étant convenablement initialisé, le support mobile 3 bien entendu étant maintenu à l'arrêt au niveau des points, l'opérateur peut alors déclencher la séquence de choc impulsionnel engendré par chacun des moyens de percussion Mi successivement. Les données ou signa15 tures correspondantes au point de test Pi,ou Pij,sont alors successivement mémorisées par l'unité centrale UC, et une première séquence de mesure sur un alignement précédemment décrit étant effectuée, l'opérateur peut alors déplacer selon la direction de trans20 lation T l'ensemble du dispositif et notamment le support mobile 3, de façon à amener l'ensemble en

position pour une nouvelle séquence et successivement.

La distance de déplacement peut alors être déterminée

par l'opérateur pour réaliser un réseau maillé ainsi 25 que décrit précédemment.

La mise en oeuvre d'un dispositif comportant trois couples de capteurs Ci, éléments de percussion - Mi sur un support mobile 3, a permis de réaliser le contrôle d'un revêtement auto-routier, la durée d'opé30 ration pour un kilomètre représentant environ 200 dalles de béton coulé, ayant atteint une durée de 2,15 heures. Le dispositif et le procédé objet de

l'invention ont permis, ainsi, d'assurer le contrôle de revêtements autoroutiers, sur une distance de 2,77 km, pour une journée de travail de 6 heures.

Claims (18)

REVENDICATIONS

1. Procédé de contrôle mécanique de revêtements d'ouvrages d'art, caractérisé en ce qu'il consiste: - à établir au moins une signature (2a) de la réponse à un choc impulsionnel d'un revêtement sain de référence, à établir une pluralité de signatures (2b à 2i) de la réponse à un choc impulsionnel d'un revêtement de même type dans lequel des défauts échantillons 10 de référence ont été ménagés, lesdites signatures relatives au revêtement sain de référence et au revêtement comportant les défauts échantillons constituant des signatures de référence, - à soumettre ledit revêtement à contrôler, 15 en une pluralité de points (Pi) déterminés de celuici, à au moins un test de choc impulsionnel de façon à déterminer la signature (SMi) de la réponse impulsionnelle en chacun desdits points (Pi) déterminés, - à effectuer une comparaison des signatures de réponse impulsionnelle desdits points ou signatures

de mesure de référence (2a à 2j) pour établir une identification par critère de ressemblance.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites signatures de référence (2a à 2i) et lesdites signatures de mesure (SMi) sont les réponses

à une impulsion de choc dans un diagramme mobilité-fréquence.

3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les impulsions de choc 30 destinées à établir les signatures de référence et de

mesure sont des impulsions de choc calibrées.

4. Procédé selon l'une des revendications 1

à 3, caractérisé en ce que la comparaison desdites signatures de mesure auxdites signatures de référence est effectuée par: - comparaison de valeurs déterminées du diagramme mobilité-fréquence des signatures de mesure à des valeurs correspondantes, appelées valeurs propres, des signatures de référence (2a à 2i),

-calcul d'un coefficient de corrélation ou de 10 ressemblance permettant l'identification précitée.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à

4, caractérisé en ce que lesdits points déterminés au niveau desquels ledit revêtement est soumis à au moins un test de choc impulsionnel sont distribués 15 selon un réseau maillé (Pij), le pas du réseau (r)

étant déterminé en fonction de la résolution souhaitée.

6. Dispositif de contrôle mécanique de revêtements d'ouvrage d'art, caractérisé en ce qu'il comprend: - un support mobile (3) susceptible d'être 20 déplacé (T) à la surface de ce revêtement, - des moyens de percussion (Mi) disposés sur ce support (3), lesdits moyens (Mi) permettant d'engendrer séquentiellement sur ladite surface du revêtement des chocs de test calibrés, - des moyens capteurs (Ci) solidaires du support mobile, lesdits moyens capteurs étant mécaniquement découplés du support (3), lesdits moyens capteurs

(Ci) permettant de délivrer un signal électrique représentatif de la réponse impulsionnelle du revêtement 30 aux chocs de test calibrés.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de percussion (Ci) sont constitués par une pluralité d'éléments de percussion

alignés (t) sur le support mobile (3), l'alignement résultant étant transversal à la direction de déplacement (T) du support.

8. Dispositif selon la revendication 7, carac5 térisé en ce que à chaque élément de percussion (Mi)

est associé un élément capteur (Ci), l'ensemble des éléments récepteurs constituant les moyens capteurs.

9. Dispositif selon l'une des revendications

6 à 8, caractérisé en ce que chaque élément de percus10 sion (Mi) comprend: - une tête de percussion (14,15) montée à l'extrémité d'un bras (6), formant bras de levier, mobile en rotation autour d'un axe (7) sensiblement parallèle audit alignement (A), - des moyens d'entraînement (8, 9, 10) dudit bras (6) permettant, par l'intermédiaire de la tête de percussion (14,15) d'engendrer successivement une

pluralité de chocs calibrés.

10. Dispositif selon l'une des revendications 20 7 à 9, caractérisé en ce que lesdits chocs calibrés

consistent en une impulsion de choc d'amplitude comprise entre 100 et 1000 daN et de durée inférieure ou

égale à 1 ms.

11. Dispositif selon les revendications 8 et 25 10, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement

(8, 9, 10) du bras comprennent: - un dispositif d'accouplement à embrayage électromagnétique (8,9) mécaniquement solidaire dudit bras formant bras de levier (6), - des moyens d'entraînement (10,11) en rotation dudit embrayage, lesdits moyens d'entraînement en rotation (10, 11) et ledit dispositif d'accouplement à embrayage (9,10) permettantl'amenée du bras formant levier (6) et de la tête de percussion (14,15) en position armée de choc calibré,

- des moyens de rappel élastique (13) mécaniquement solidaires du support (3) et du bras formant 5 bras de levier (6), lesdits moyens de rappel élastique (13) et ledit dispositif d'accouplement à embrayage (9,10) permettant l'amenée du bras formant bras de levier (6) et de la tête de percussion (14,15) en position de choc calibré.

12. Dispositif selon l'une des revendications

6 à 12, caractérisé en ce que les moyens capteurs (Ci) comprennent: - une boîte (16),formant châssis des moyens capteurs,rendue, en fonctionnement, mécaniquement soli15 daire du support mobile (3) par l'intermédiaire de premiers moyens de découplage élastique (18), - une tête de détection (20, 21, 22, 23) mécaniquement solidaire de la boîte formant châssis (16)

par l'intermédiaire de deuxièmes moyens (24) de décou20 plage élastique.

13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que la tête de détection comprend: - un bras de levier support (22) articulé en rotation autour d'un axe fixe par rapport au châssis (16), l'extrémité opposée du bras de levier étant mécaniquement solidaire du châssis (16) par l'intermédiaire desdits deuxièmes moyens de détection (24),

- une cellule de détection (20,21) mécaniquement solidaire du bras de levier (22) par l'intermé30 diaire de troisièmes moyens (23) de découplage élastique.

14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que la cellule de détection (20,21) comprend: - un transducteur électromécanique (20) de type accéléromètre ou géophone, la face sensible dudit transducteur étant mécaniquement solidaire d'une pointe (21) en matériau dur, destinée à être placée en

contact avec le point de mesure sur la surface du revêtement.

15. Dispositif selon l'une des revendications

12 à 14, caractérisé en ce que la boite (16) formant châssis comprend trois pointes support (17) destinées

à venir en contact avec le revêtement.

16. Dispositif selon l'une des revendications 15 6 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des

moyens processeurs de commande séquentielle du dispositif et de calcul de traitement des signatures de référence et de mesure, conformément au procédé

selon l'une des-revendications 1 à 5.

17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que lesdits moyens processeurs de commande et de calcul comprennent: - un microordinateur muni de ses périphériques, lesdits périphériques comportant notamment: 25. des moyens de mémorisation non volatile permettant la mémorisation de valeurs numériques représentatives desdites signatures de mesure, des moyens de mémorisation de type mémoire reprogrammable électriquement (EEPROM) dans lesquels sont mémorisés les valeurs numériques, représentatives des signatures dites de référence, des moyens de mémorisation de type mémoire

morte reprogrammable (REPROM) dans lesquels est mémo-

risé un programme de calcul et de traitement des valeurs pour effectuer une comparaison des signatures de mesure (SMi) aux signatures de référence (2a à 2i) pour établir une identification par critère de ressemblance, des interfaces(analogique-numérique/numériqueanalogique) de commande d'entrée/sortie reliées aux organes d'entraînement et de commande

des éléments de percussion (Mi) et des moyens capteurs 10 (Ci).

18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que lesditesinterfaces de commande d'entrée/sortie comportent notamment un détecteur de valeur crête de l'amplitude du choc calibré, ledit détecteur délivrant,par l'intermédiaire d'un circuit à seuil,une impulsion d'enclenchement du dispositif

d'accouplement à embrayage électromagnétique de façon à-éviter l'existence de rebondissements de chaque élément de percussion (Mi) après réalisation d'un choc 20 calibré.