Essais structuraux sur des dalles de ponts préfabriquées en béton armé d’armature en PRFV jointées avec du béton aux fibres à haute performance utilisées en construction accélérée de ponts

Abstract: Accelerated bridge construction (ABC) techniques have become increasingly commonplace alternatives to conventional construction techniques over the recent years. This thesis investigates the structural behavior of one common technique of ABC, using ultra-high-performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC) closure joints between precast deck slabs. Glass fiber-reinforced polymer (GFRP) bars are used as alternative reinforcement in bridge-deck slabs to avoid steel corrosion problems, especially in harsh weather conditions. The experimental program consisted of two phases. Phase I included investigation of the UHPFRC closure joint located at the zone of maximum negative moment and subjected to flexural and shear stresses. In Phase II, however, the closure joints were positioned at the constant positive moment region and subjected to pure flexural stresses. A total of 14 full-scale slab specimens measuring 3,000 mm long × 1,000 mm wide × 225 mm thick were fabricated and tested to failure; Two specimens were cast monolithically without closure joints to serve as reference specimens, and 12 jointed specimens. The jointed specimen consisted of two GFRP-RC precast slabs connected with UHPFRC closure joint. Three splice lengths were developed, namely: 100, 150, and 200 mm, with a corresponding joint width of 120, 170, and 220 mm, respectively. Two reinforcement ratios were investigated using No. 15 and No. 20 GFRP bars with the same spacing. The test specimens were tested under monotonic line loading in two different schemes; cantilever-panel setup for Phase I and four-point bending for Phase II. The test results were discussed and analyzed in terms of crack pattern, load–deflection response, crack width, and GFRP-reinforcement and concrete strains. The load-carrying capacities of the specimens were predicted using the available bridge-codes and compared to the experimental capacities. The findings of the current study demonstrated the feasibility of producing a short GFRP splice length embedded in UHPFRC closure joint to maintain the continuity between the precast slabs. The UHPFRC closure joints yielded adequate strength and performance until failure and remained intact without visible cracks.Les techniques de construction accélérée de ponts (Accelerated bridge construction - ABC) sont devenues des solutions alternatives de plus en plus courantes aux techniques de construction conventionnelles au cours des dernières années. Cette thèse étudie le comportement structural d'une technique courante d'ABC, utilisant des joints de clavage en béton fibré à ultra-hautes performances (BFUP) entre des dalles de tablier préfabriquées. Les barres en polymère renforcé de fibres de verre (PRFV) ont été utilisées comme renforcement alternatif dans les dalles de tablier de pont afin d'éviter les problèmes de corrosion de l'acier, en particulier dans des environnements difficiles. Le programme expérimental comportait deux phases. La phase I comprenait le développement et l'étude de joints de clavage en BFUP situés dans la zone de moment négatif maximal et soumis à des contraintes de flexion et de cisaillement. Dans la phase II, les joints de clavage étaient positionnés dans la région du moment positif constant et soumis à des contraintes de flexion simple. Un total de 14 dalles pleine grandeur mesurant 3 000 mm de long, 1 000 mm de large et 225 mm d'épaisseur ont été fabriquées et testées jusqu'à la rupture. Deux spécimens ont été fabriqués sans joint de clavage pour servir de référence, tandis que 12 spécimens comportaient des joints de clavage. Le spécimen avec joint était composé de deux dalles préfabriquées avec des armatures de PRFV reliées à l’aide d’un joint de clavage en BFUP. Trois longueurs de recouvrement ont été considérées, à savoir : 100 mm, 150 mm et 200 mm, avec une largeur de joint correspondante de 120 mm, 170 mm et 220 mm, respectivement. Deux taux d’armature ont été étudiés en utilisant des barres n° 15 et n° 20 en PRFV avec le même espacement. Les dalles ont été testées sous charge linéaire monotone selon deux montages différents : un montage en porte-à-faux pour la phase I et un autre montage pour un essai de flexion quatre points pour la phase II. Les résultats des essais sont discutés et analysés en termes de patron de fissuration, de courbes charge-flèche, de largeur de fissures, et de déformations dans le béton et dans les armatures de PRFV. Les capacités portantes des spécimens ont été prédites à l'aide des codes de pont existants et ont été comparées aux capacités portantes obtenues expérimentalement. Les résultats de la présente étude ont démontré la possibilité de produire de courtes longueurs de recouvrement pour les barres de PRFV intégrées dans un joint clavage en BFUP afin d’assurer la continuité entre les dalles préfabriquées. Les joints clavage en BFUP ont démontré une résistance et une performance adéquates jusqu’à la rupture et sont restés intacts sans fissures apparentes