Academic literature on the topic 'Auscultation des chaussées'

Cette thèse CIFRE a été réalisée dans le cadre d'un partenariat entre l'ENTPE Université de Lyon, AREA et EIFFAGE Travaux Publics. Les méthodes actuelles de détermination et de prévision de l'endommagement des structures de chaussées autoroutières sont peu fiables et nécessitent d'être améliorées. L'objectif de la thèse est de mettre en place une procédure d'analyse inverse donnant accès aux paramètres de comportement des matériaux de chacune des couches de chaussées à partir des mesures de déflexion. Une première étape vise à définir plus précisément les états de contraintes et de déformations existants dans les différentes couches de chaussées. Pour cela, une instrumentation de chaussée autoroutière située proche d'Aix les Bains a été réalisée. 47 capteurs de déformation et de température ont été implantés dans la structure à trois niveaux différents lors de travaux d'entretien effectués en août 2012. En parallèle, des matériaux de chaussée ont été prélevés sur autoroutes pour caractériser leur comportement en laboratoire. Des essais de module complexe ont permis de déterminer les propriétés thermo-visco-élastiques des matériaux. Ces résultats ont permis de modéliser la déformation de la chaussée et de la comparer avec les mesures. Des mesures de déflexion ont également été réalisées sur la chaussée instrumentée à l'aide d'un curviamètre. Les résultats ont pu être comparés à la modélisation. Les différences observées ont permis de proposer une analyse critique des mesures de déflexion
This thesis was conducted into a parnership between ENTPE university of Lyon, AREA and Eiffage Travaux Publics. Current methods of determination and prediction of damage to highway pavement structures are unreliable and need to be improved. The aim of the thesis is to establish an back analysis procedure from the deflection measurements fiving access to material behavior parameters of each pavement layers. A first step is to define more precisely the states of stress and deformation existing in the different layers of pavement. For this reason, a motorway pavement instrumentation was performed near Aix les Bains in France. 47 strain sensors and temperature were implanted into the structure in three layers during maintenance works in August 2012.In parallel, pavement materials were collected on motorways to characterize their behavior. Complex modulus tests were used to determine the thermo-viscoelalstic properties of materials. These results were used to modeling the deformation of the pavement and compared with measurements. Deflection measurements were also performed on the instrumented pavement with a curviameter device. The reseults were compared to modeling. The observed differences have helped to provide a critical analysis of deflection measurements

L’évaluation des caractéristiques structurelles des chaussées permet l’optimisation de leur maintenance. La mesure de déflexion est une mesure de base de cette évaluation. Aujourd’hui,seuls la déflexion maximale et le rayon de courbures ont analysés. Pourtant, le curviamètre et le déflectographe relèvent le bassin de déflexion complet dont l’analyse permettrait d’extraire des paramètres plus sensibles à l’endommagement des chaussées. Actuellement, l’interprétation des mesures est seulement qualitative et aucun calcul inverse de l’état de dommage de la structure n’est réalisé. La thèse vise à améliorer l’interprétation des mesures de déflexion. Le fonctionnement des appareils a montré que leurs hypothèses de mesure conduisent à des biais de mesure. Pour pallier ce problème, une procédure de correction des mesures a été mise en place. La comparaison avec des bassins théoriques a montré que la méthode de correction était satisfaisante. Ensuite, une étude numérique visant à déterminer la sensibilité du bassin de déflexion à la présence de différents défauts a été conduite. Celle ci a montré que les indicateurs classiques de la mesure de déflexion étaient peu sensibles à un endommagement dans la chaussée. Une méthodologie a donc été développée pour la création d’indicateurs optimisés à un type de défauts spécifiques. L’étude sur cas théoriques a conduit à l’obtention de résultats concluants. L’ensemble de ces travaux a ensuite été validé sur sites expérimentaux pour des mesures de répétabilité, mais également sur site avec la présence avérée de défauts. Finalement, la thèse a envisagé l’utilisation des travaux précédents sur des mesures réelles recueillies sur itinéraire
The evaluation of the structural characteristics of pavements is involved in their maintenance. The measurement of deflection is a key indicator of this evaluation. Currently, only the maximum deflection and the radius of curvature are analyzed. However, the curviameter and the deflectograph are able to record the whole deflection bowl and the parameters deduced from thismeasurement could help to better characterized damages on pavements. The interpretation of the measurements is only qualitative and back calculation of pavement layer moduli gives unsatisfactory results. The thesis aims to improve the interpretation of deflection measurements. The working principle of these apparatus and the measurement assumptions introduce several measurement biases.To overcome these issues, a correction process has been developed. The comparison with theoretical basins has given satisfactory results on bituminous or flexible pavements. Then, a numerical study has been conducted to determine the influence of pavements damages on the deflection measurement. By this study, it has been showed that the usual indicators of the deflection measurement are notable to detect all damages. So, a methodology hasbeen developed in order to create an optimized indicator specified to a special defect. A study on numerical results has been conducted to validate the implementation of these indicators. Then, the correction method and these new indicators have been tested on experimental sites with and without damages. At last, the research works have been studied at network level

L'interface entre couches bitumineuse et hydraulique des structures de chaussées mixtes est étudiée, d'une part via la simulation du cisaillement mécanique de l'interface à l'échelle granulaire et d'autre part via l'analyse de la réponse numérique et expérimentale du bi-couche à un signal radar. Dans la première partie, nous avons d'abord observé, par la méthode analytique, que la présence du décollement diminue considérablement la durée du service de ces structures. Ensuite, nous avons mis en évidence, par la méthode des Eléments Distincts, l'influence du liant et du frottement aux contacts ainsi que la granularité sur la résistance au cisaillement. Dans la deuxième partie, le système radar est appliqué pour détecter les défauts d'interfaces. L'influence de la nature et de l'épaisseur des différents types d'interfaces (saine, décollée et dégradée du matériau hydraulique) est mis en évidence à l'aide de l'amplitude maximale et du temps de retard du signal réfléchi aux interfaces.
The interface between a bituminous and cement pavement of the composite structures is studied, firstly using DEM simulations of a direct shear test and secondly via the analysis of the numerical and experimental response of double-layered to a signal radar. In the first part, we initially observed, by the analytical method, that debonding considerably decreases the life service of these structures. Then, we highlighted, by the Distinct Elements method, the influence of the contact bond, the friction and the particles grading on the shear strength. In the second part, the radar system is applied to detect the interface defects. We highlight the influence of the nature and thickness of the various types of interfaces (bonding , debonding and damaged of cement material) using the maximum amplitude and of the time delay of the signal reflected on the interfaces

Ce travail s'attache a l'etude de la propagation des ondes sismiques dans une chaussee routiere en vue de son auscultation structurale non destructive. Un tel milieu, modelise par quelques couches rapides reposant sur un demi-espace lent, guide partiellement l'energie sismique et met en evidence une propagation en modes a pertes. Le calcul de signaux synthetiques exacts fait apparaitre plusieurs modes qu'il convient de separer pour mesurer leur dispersion. Il permet egalement de comprendre, en fonction du contraste en vitesse des ondes de cisaillement a l'interface rapide-lent, dans quelles mesures la dispersion de ces modes est essentiellement conditionnee par les couches rapides regroupees en plaque composee libre: seul cas ou une interpretation quantitative est possible. Ces resultats sont illustres par une experience sur chaussee. Par ailleurs, on rapporte une interpretation structurale de la dispersion du mode fondamental de l'onde de love (totalement guidee par la surface) dans un sol

Le Heavy ou Falling Weight Deflectometer (F/HWD), est un appareil d’auscultation non destructive des chaussées basé sur la mesure de la déflexion engendrée par un chargement impulsionnel. Les essais F/HWD sont généralement exploités par des méthodes d’analyse inverse, dont le but est de déterminer les propriétés mécaniques des couches de chaussée. Ces méthodes consistent en la recherche du jeu de propriétés mécaniques pour lequel les déflexions calculées à l’aide de modèles numériques sont comparables aux déflexions mesurées in situ. Malgré son utilisation très répandue sur chaussées routières et aéroportuaires, il s’avère que les données de cet essai sont souvent interprétées dans un cadre d’hypothèses discutable car la méthode élastostatique couramment utilisée ne prend pas en compte les effets dynamiques et limite le comportement des matériaux bitumineux à l’élasticité linéaire. Ce travail, dans le cadre d’une coopération entre le Service Technique de l’Aviation Civile (STAC) et le Laboratoire de Tribologie et de Dynamique des Systèmes (LTDS) a pour objectif principal d’étudier les méthodes d’analyse de l’essai F/HWD en incluant les effets dynamiques et les propriétés viscoélastiques linéaires des matériaux bitumineux. Au cours des travaux entrepris, le fonctionnement de l’appareil F/HWD a été analysé grâce à des systèmes d’instrumentation externes. Puis deux méthodes de simulation de l’essai F/HWD ont été développées : la Méthode des Eléments Finis dans le domaine temporel et la Méthode des Eléments Spectraux dans le domaine fréquentiel. Ces deux outils permettent le calcul de la réponse d’une chaussée sous un chargement impulsionnel de type F/HWD selon plusieurs hypothèses d’équilibre (quasi-statique et dynamique) et de comportement des matériaux bitumineux (élastique linéaire et viscoélastique linéaire). Enfin, une méthode d’analyse inverse viscoélastique dynamique est proposée. Après avoir été vérifiée et évaluée, elle est appliquée à des essais HWD réalisés sur la planche expérimentale du STAC à différentes températures entre 0°C et 30°C. Les propriétés viscoélastiques linéaires déduites des essais HWD sont également comparées aux résultats d’essais de module complexe sur les matériaux de la même planche réalisés au laboratoire de l’ENTPE
The Heavy or Falling Weight Deflectometer (F/HWD) is a non-destructive pavement assessment device. The F/HWD test is based on the measurement of the deflection generated by an impulse loading. F/HWD tests are generally analysed by inverse analysis methods, the purpose of which is to determine the mechanical properties of the pavement layers. These methods are based on the search of mechanical properties for which the deflections calculated using numerical models are comparable to the deflections measured in situ. Despite its widespread use on road and airport pavements, it turns out that the data from this test are often interpreted within a questionable background because the elastostatic method commonly used does not consider dynamic effects and limits the behaviour of bituminous materials to linear elasticity. This work, in the framework of a cooperation between the Civil Aviation Technical Centre (STAC) and the Laboratory of Tribology and Systems Dynamics (LTDS) has the main objective to study the analysis methods of the F/HWD test data by including the dynamic effects and the linear viscoelastic properties of bituminous materials. During this work, the F/HWD devices has been studied with external sensors. Then, two numerical methods for simulating the F/HWD test were set up: the Finite Element Method in time domain and the Spectral Element Method in frequency domain. These two tools allow the calculation of the pavement response under F/HWD impulse loading according to several hypotheses of equilibrium (quasi-static and dynamic) and behaviour of bituminous materials (linear elastic and linear viscoelastic). Finally, a dynamic viscoelastic inverse analysis method is proposed. After having been verified and evaluated, it is applied to HWD tests carried out on the STAC test facility at several pavement temperatures between 0°C and 30°C. The results are compared with those obtained by the classical elastostatic and elastodynamic methods. The linear viscoelastic properties deduced from the HWD tests are also compared to the results of complex modulus tests on the materials of the test facility carried out in the ENTPE laboratory