Academic literature on the topic 'Chaussées – Comportement'

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<br>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

Ce travail comporte une étude par la méthode des éléments finis du comportement mécanique des chaussées dans le but de mieux comprendre les mécanismes d'initiation et de développement de l' orniérage dans les chaussées souples et de déterminer une stratégie pour leur réparation Il est présenté en quatre chapitres : Le premier chapitre comporte une analyse des travaux réalisés sur l' orniérage, et plus particulièrement sur les causes, les mécanismes de formation, les facteurs d'influence et les approches de modélisation. Le second chapitre présente le modèle numérique utilisé dans ce travail pour l'analyse du comportement mécanique des chaussées. Dans ce modèle, le comportement des couches inférieures est décrit à l'aide d'un modèle élastoplastique utilisant le critère de Mohr-Coloumb Un modèle élasto-viscoplastique est utilisé pour les couches de surface. L'effet de la température est pris en compte à l'aide du principe de superposition temps-température. La détermination des paramètres du modèle est discutée, notamment les paramètres rhéologiques et du chargement Le troisième chapitre présente la validation du modèle proposé sur des essais en vraie grandeur réalisés au laboratoire, qui comportent à la fois des essais instantanés et à long terme. Dans le quatrième chapitre, on présente une étude paramétrique sur l'influence des principaux facteurs (type de pneus, densité de charge. . ) sur le développement de l' orniérage Cette étude est suivie par une analyse de l'influence de la température et du type de trafic sur l' orniérage. Le chapitre comporte également une étude des stratégies de maintenance et de réparation des chaussées.

Dans le contexte où les routes non revêtues sont susceptibles de subir des charges importantes, une méthode rigoureuse pour la conception de ces chaussées basée sur des principes mécanistes-empiriques et sur le comportement mécanique des sols support est souhaitable. La conception mécaniste combinée à des lois d’endommagement permet l’optimisation des structures de chaussées non revêtues ainsi que la réduction des coûts de construction et d’entretien. Le but de ce projet est donc la mise au point d’une méthode de conception mécaniste-empirique adaptée aux chaussées non revêtues. Il a été question tout d’abord de mettre au point un code de calcul pour la détermination des contraintes et des déformations dans la chaussée. Ensuite, des lois d’endommagement empiriques pour les chaussées non revêtues ont été développées. Enfin, les méthodes de calcul ont permis la création d’abaques de conception. Le développement du code de calcul a consisté en une modélisation de la chaussée par un système élastique multi-couches. La modélisation a été faite en utilisant la transformation d’Odemark et les équations de Boussinesq pour le calcul des déformations sous la charge. L’élaboration des fonctions de transfert empiriques adaptées aux chaussées non revêtues a également été effectuée. Le développement des fonctions de transfert s’est fait en deux étapes. Tout d’abord, l’établissement de valeurs seuil d’orniérage considérant des niveaux jugés raisonnables de conditions fonctionnelle et structurale de la chaussée. Ensuite, le développement de critères de déformation admissible en associant les déformations théoriques calculées à l’aide du code de calcul à l’endommagement observé sur plusieurs routes en service. Les essais ont eu lieu sur des chaussées typiques reconstituées en laboratoire et soumises à un chargement répété par simulateur de charge. Les chaussées ont été instrumentées pour mesurer la déformation au sommet du sol d’infrastructure et les taux d’endommagements ont été mesurés au cours des essais.<br>Unpaved roads generally undergo heavy loads. For this reason, a rigorous design method based on mechanistic-empirical principles and on subgrades mechanical behaviors for unpaved roads is needed. A mechanistic design approach, combined with empirical damage laws, will optimize unpaved road structures and reduce maintenance and construction costs. Therefore, the purpose of this project is to create a mechanistic-empirical method for the design of unpaved roads. First, a calculation model was developed in order to determine the level of stress and strain in the pavement structure This model consists of an elastic multilayer road, using Odemark’s transformation and Boussinesq’s equations. Then, empirical damage curves for unpaved roads were developed. Finally, this work produced design charts. A two-step approach was adopted for the development of the transfer functions. The first step established rutting threshold values according to suitable functional and structural road conditions. Then, an allowable strain criterion that combines the calculated theoretical strains with the observed strains on real roads was developed. Laboratory testing took place on typical roads samples. The tests were carried out using a vehicle load simulator. The instrumentation of the structures was designed to measure the resilient and permanent vertical deformation at the top of the subgrade. The rutting rate was also measured during the tests.

Ce travail s’inscrit dans le cadre d’une meilleure évaluation des effets des charges réelles sur la durabilité des chaussées bitumineuses. Cette thèse propose une démarche originale pour l’amélioration de l’évaluation de l’agressivité sur des chaussées bitumineuses, de nouveaux types de poids lourds dont la configuration d’essieux n’est pas aujourd’hui prise en compte dans les règlements. Elle associe une approche numérique et une approche opérationnelle. L’approche « numérique » repose sur une analyse des signaux de déformations horizontales subis au passage des configurations du trafic sur trois structures de chaussée du plan expérimental, tirées du catalogue des structures neuves (LCPC-SETRA, 1998). A cette fin, la réponse de ces chaussées à comportement viscoélastique est évaluée par une modélisation numérique 3D à charge roulante. Afin de s’assurer de la fiabilité de la méthode utilisée, les signaux numériques de déformations sont d’abord comparés et validés par des signaux de déformations issus d’une chaussée expérimentale, instrumentée et testée sur le manège de fatigue de l’IFSTTAR Nantes. Les signaux numériques issus de modélisations sont ensuite analysés en fonction des variables de chargement (vitesse des véhicules, température des matériaux bitumineux, configuration de la charge, distance inter-essieux, modèle de chargement, temps de repos entre les essieux, rigidité des matériaux, charges en giratoire). D’autres aspects tels que la contrainte de cisaillement d’interface BBSG-GB3 et l’énergie dissipée sur un cycle de chargement sont également analysés. A partir de ces signaux numériques, les durées de vie en fatigue des structures de chaussée du plan expérimental sont évaluées en fonction des paramètres influents. Les agressivités du trafic sont alors déterminées à partir de ces durées de vie en fatigue en section courante et giratoire (approche « opérationnelle »). Les résultats obtenus sont prometteurs et seront sans doute exploités et utilisés par toute la communauté « routière »<br>This work is part of a better assessment of the effects of actual loads on the durability of asphalt pavements. This thesis proposes an original method for the improvement of the evaluation of the aggressiveness on asphalt pavements the new types of heavy trucks whose configuration of axles is not taken into account in the regulations today. She combines a numerical approach and an operational approach. The "numerical" approach based on an analysis of horizontal strain signals in the passage of traffic loads on three pavement structures of experimental design, taken from the French design code (LCPC-SETRA, 1998). To this end, the response of these pavements at viscoelastic behavior is evaluated by 3D numerical modeling at moving load. To ensure the reliability of the method used, the computed strain signals are first compared and validated by strain signals from an experimental pavement, instrumented and tested on the circular test track of IFSTTAR Nantes. The computed signals from modeling are then analyzed based on the variables of loading (vehicle speed, temperature of bituminous materials, load configuration, distance inter-axle, rest period between the axles, rigidity of the materials, and loads on the curved road section). Other aspects such as shear stress between the surface course (in asphalt concrete) and the road base of asphalt material as well as the dissipated energy on a cycle of loading are also analyzed. From these computed signals, fatigue lives expectancy of pavement structures of experimental design are evaluated based on influential parameters. The aggressiveness of traffic is then determined from these fatigue lives expectancy in current section and curved road section ("operational" approach). The results are promising and will undoubtedly exploited and used by the whole community of "road. "

L'optimisation du dimensionnement des chaussées souples passe nécessairement par l'amélioration de la modélisation et de la prise en compte du comportement mécanique des graves non traitées (GNT) utilisées en couche d'assise. La caractérisation de l'état initial des GNT en place est une étape indispensable pour prédire correctement les déformations permanentes du matériau (contribution à l'orniérage de la chaussée). L'utilisation d'essais triaxiaux cycliques structurés en plans d'expériences permet d'étudier l'influence du matériau et de sa mise en oeuvre sur ses paramètres d'état initial (module élastique initial et densité sèche initial). De la même façon, l'influence du matériau, de son état initial, et du chargement sur l'accumulation des déformations permanentes des GNT calcaires est mise en évidence et quantifiée à partir d'essais TCR par paliers. Les modèles établis en laboratoire sont validés par les mesures réalisées sur un site expérimental via des simulations numériques de l'essai à la plaque et du chargement routier standard.

Cette recherche, préparée au Service Technique des Routes et Autoroutes (SETRA), participe à l'établissement d'un modèle français de gestion des chaussées en vérifiant la possibilité de l'introduction de l'uni comme facteur de ce modèle ; elle est consacrée, en quasi totalité, à l'APL-72 avec son échelle de notation. Dans un premier temps, on regroupe des informations sur les appareils de mesure existants en France et à l'étranger ainsi que les divers systèmes de notation liés à l'APL et son exploitation. La prise en considération de l'uni (APL-72 - notation standard) comme facteur quantitatif de gestion pose d'abord le problème de savoir si l'uni fournit une base comparative pour toutes les données, suffisamment discriminante et stable dans le temps ; c'est le problème de la précision des données. On examine donc d'abord la précision de l'APL sous sa version standard APL-72, par une analyse du comportement de l'appareil au fil des ans, ainsi que celui de la chaîne de traitement. Cette analyse a conduit à l'étude des distributions des valeurs réelles en fonction des valeurs mesurées et à des conclusions sur l'exploitation de l'APL-72. L'évolution de l'uni des chaussées dans le temps pose le problème de la prévision du comportement des chaussées au cours du temps ; c'est le problème essentiel de la gestion routière. Il a été examiné suivant deux approches différentes : à partir des Sections Témoins du Laboratoire Régional de l'Ouest Parisien et à partir des données fournies par la Banque des Données Routières qui contient, entre autres, l'ensemble des mesures effectuées sur le réseau national français, dans le cadre de la surveillance de routine. Dans les deux cas, l'analyse a consisté en une sélection des tronçons convenables et en un traitement statistique. La partie consacrée aux section témoins se caractérise par un nombre de PR introduits dans l'analyse relativement faible, avec comme tronçon de base de comparaison une longueur de 200 m ; par contre celle consacrée à la BDR (moins fine mais s'appuyant sur des données plus nombreuses) utilise comme tronçon de base de comparaison une longueur de 1000 m. Ce chapitre a permis de dégager des formules statistiquement significatives, décrivant l'évolution de l'uni des chaussées en fonction du trafic et de paramètres structurels, tels que les épaisseurs équivalentes ou les déflexions. On présente enfin une recherche sur la relation entre l'uni des chaussées et la vitesse du trafic. Ce problème, fondamental pour l'étude des coûts des usagers a été abordé en analysant les données obtenues sur 12 sites, pendant une campagne organisée avant et après des travaux de renforcement. Cette recherche a montré que l'uni des chaussées influence fortement la vitesse et doit être pris en compte dans les analyses de vitesse comme facteur principal au même titre que les autres.

Ce travail de thèse se situe dans le contexte de l'évaluation du comportement permanent des enrobés bitumineux. L'objectif est de proposer un modèle mécanique pour les déformations permanentes des matériaux bitumineux et de l'appliquer à la prédiction du phénomène d'orniérage des chaussées. Dans un premier temps, un modèle tridimensionnel de viscoplasticité à plusieurs mécanismes et plusieurs critères est proposé. Ce modèle résulte du couplage d'un critère quadratique particularisé avec un critère de type Drucker-Prager linéaire. Il est capable de prendre en compte un certain nombre d'aspects du comportement mécanique des matériaux bitumineux, parmi lesquelles les déformations permanentes sous sollicitations cycliques. La validation de ce modèle s'effectue par la simulation de quelques essais de fluage cycliques. Dans un deuxième temps, une approche améliorée est proposée en présentant un modèle monosurfacique multi-mécanisme. Le nouveau modèle permet de simuler non seulement les sollicitations cycliques mais aussi les chargements monotones de fluage statique. Quelques validations sont présentées et montrent les capacités et la pertinence de ce modèle. Finalement, ce modèle est appliqué aux calculs de l'onriérage de chaussées bitumineuses à travers son implémentation au sein du module ORNI du code de calcul CESAR-LCPC.

Cette étude traite du comportement mécanique des enrobés bitumineux. Une importante campagne expérimentale est présentée, elle comporte deux phases : la confection des échantillons et la réalisation des essais mécaniques. Deux sort es de variables d'essais sont donc distinguées : les variables de formulation et les variables de sollicitation. Une étude expérimentale, à l'aide d'un appareil triaxial de révolution régulé en température, est réalisée. L'influence de la teneur en liant, de la compacité, de la température, de la pression de confinement et de la vitesse déformation correspondent à des aspects spécifiquement étudiés, pour deux types de matériaux traités respectivement au bitume classique et au bitume-polymère (Styrelf 13). Le comportement mécanique des enrobés est analysé, à l'aide d'une étude statistique effectuée au Centre de Recherche ELF Solaize (CRES) d'une part et à partir de l'interprétation des essais réalisés au Laboratoire Géomatériaux de l' ENTPE d' autre part. Un critère de rupture est proposé pour les enrobés bitumineux. Des différences. Des propriétés mécaniques entre les enrobés au bitume et au Styrelf 13 sont mises en évidence<br>This research deals with the mechanical behaviour of bituminous mixture. A large experimental project comprising of two principal stages has been performed The first one concerns the preparation of the samples and the second deals with the accomplishment of the mechanical tests. Two types of variables in the tests can be distinguished: formulation variables and loading pattern variables. An experimental study based on temperature regulated triaxial revolution tests has been performed. The influence of the binder content, the compactness, the temperature, the confinement pressure and the axial strain rate were the principal aspects of the studied, for two types of materials treated respectively with classical bitumen and with polymer bitumen (Styrelf 13). The mechanical behaviour of the bituminous mixtures has been analysed, on one hand with a statistical study performed at the "Centre de Recherche ELF Solaize (CRES)", and on the other hand with the interpretation of the performed tests at the "Laboratoire Géomatériaux" of the "ENTPE". Finally, a failure criteria has been proposed for the materials "bituminous mixtures". Some differencies in the mechanical properties the mixtures treated with bitumen and with Styrelf 13 have been specified