Academic literature on the topic 'Chaussées – Dégradations – Modèles mathématiques'

Lors des missions spatiales, les peintures blanches constituées de pigment d’oxyde de zinc et de résine polydiméthylsiloxane sont altérées par l’environnement spatial. Au cours de cette étude, des irradiations par protons et par ultraviolets ont été couplées avec des tests de caractérisation (mesures optiques, XPS, conductivité). Les résultats ont révélé que la dégradation du pigment est liée à la formation de lacunes d'oxygène, et que celle du liant est associée à des réticulations. Les effets de guérison des ultraviolets ont également été décrits. Cette approche expérimentale a été complétée par le développement d’un modèle numérique basé sur la théorie de Mie et la méthode Monte-Carlo pour prévoir, à l’aide de lois analytiques, les mesures de réflectance des peintures blanches vierges et irradiées par protons 45 keV. Ce modèle s’est avéré adapté pour des matériaux à faible contraste diélectrique, même pour des fractions volumiques de particules élevées.

Ce travail de thèse s'inscrit dans une démarche de recherche d'EDF qui vise à maîtriser le vieillissement des installations de son parc nucléaire pour maintenir un niveau de sûreté acceptable. Pour cela, on cherche à évaluer, en particulier pour les composants passifs (tuyauteries, réservoirs), des indicateurs de fiabilité tels que la probabilité de défaillance ou la durée de vie résiduelle en s'appuyant sur les données de Retour d'EXpérience (REX) acquis lors de Contrôles Non Destructifs (CND). Cette évaluation passe par la modélisation des effets des mécanismes de vieillissement (cinétique de dégradation notamment). Les modèles à base de processus stochastiques et en particulier du processus gamma sont apparus comme étant des outils adaptés pour répondre à cet objectif. Dans le contexte industriel d'EDF, les données de REX sont très rares en raison du coût important des inspections et des CND. Elles sont entachées d'incertitude d'origines diverses : erreurs de mesure, censures en temps rendant inconnus les accroissements initiaux, censures en taille porteuses d'une information partielle (présence d'un défaut d'une taille inférieure au seuil de caractérisation). Dès lors, le but de ce travail de recherche est d'intégrer ces incertitudes au modèle stochastique de dégradation et d'en maîtriser l'impact sur les indicateurs de fiabilité
This thesis is a part and parcel of research project at EDF to control the wear of its nuclear power plants and to maintain an acceptable level of safety. In this framework, the aim of the present work is to investigate for passive components the estimation of reliability indicators such as failure probability or residual lifetime by using the experience feedback data collected during Non Destructive Tests (NDT). This evaluation implies the modelling of some degradation phenomena such as fatigue or stress corrosion cracking. The stochastic processes and especially the gamma process appeared to be well-adapted tools to reach this objective. In the industrial context of EDF, the experience feedback data are very rare because of the costs of inspections and of NDT. There are many uncertainties from different origins : measurement errors, time-censored data making unknown the initial increases, or size-censored data carrying incomplete information (presence of a defect of a lower size than the characterization threshold). From then on, the purpose of this research work is to integrate these uncertainties into the model and to control their impact on the reliability indicators

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.
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.

Le présent travail de recherche comporte une étude sur le Béton Compacté au Rouleau (BCR) en vue d'une application en technique routière et en utilisant des matériaux de gisements locaux avec la spécificité d’un faible dosage en ciment. L'étude a traité le problème de formulation à travers les méthodes graphiques, semi-empiriques et le Modèle d'Empilement Compressible MEC. On a introduit aussi dans ce travail, l’utilisation des granulats spéciaux du type Sidérite et l'addition des adjuvants dans la formulation du BCR. La rhéologie du BCR frais et la sensibilité de ce mélange au phénomène de densification ont été étudiées en proposant une nouvelle approche basée sur la Compactabilité pour la prédiction de la rhéologie de ce matériau. La caractérisation du BCR durci a été effectuée moyennant des mesures expérimentales de résistances et de modules élastiques E ainsi que des essais ultrasoniques. Les résultats expérimentaux sont comparés avec ceux obtenus par des prédictions à travers des modèles tels que ceux de Feret-De Larrard-Tondat, ACI, Ouellet et Oluokun. Certains modèles sont jugés fiables pour la formulation et les prédictions des résistances du BCR par contre nous avons proposé d'autres qui sont adaptés à ce mélange et à ces composants. Une modélisation en 3D d'une chaussée rigide en BCR, en utilisant le code de calcul par éléments finis "Abaqus 6. 7", a été effectuée en introduisant à ce code la loi de comportement correspondant de ce matériau. Cette modélisation a été faite pour plusieurs cas de chargements sur des dalles en BCR. Une convergence a été déduite entre les résultats obtenus, de la répartition en 3D des contraintes et des déformations dans les dalles de BCR et ceux obtenus par les autres méthodes 2D telles que celles de Westergaard, d'Ioannides et al
This research work presents a study of the Roller Compacted Concrete (RCC) for an application in road engineering. The RCC was prepared using materials of local quarries with the specificity of a low cement proportioning. The study dealt with the formulation problem through graphics, semi-empirical methods and the Compressible Packing Model “CPM”. We introduced also, into this work, the use of the special aggregates type Siderite and the addition of the admixtures in the formulation of the RCC. The rheology of the fresh RCC and the sensitivity of this mixture to the compaction phenomenon were studied by proposing a new approach, based on Compactability, for the prediction of this material rheology. The characterization of the hardened RCC was carried out by experimental measurements of strengths and elastic modules E as well as ultrasonic tests. The experimental results were compared with those obtained by predictions through models like those of Feret-De Larrard-Tondat, ACI, Ouellet and Oluokun. Some models were considered to be reliable for the formulation and the predictions of the RCC strengths. However, we proposed others models which were adapted to this mixture and their components. A 3D modelling of a rigid RCC pavement, using the computer code of finite elements "Abaqus 6. 7" was achieved by introducing to this code the behaviour law corresponding to this material. This modelling was made for several cases of loadings on RCC slabs. A convergence was deduced between the results obtained, of the distribution in 3D of the stresses and of the deformations in the RCC slabs and those obtained by the other 2D methods such as that of Westergaard, of Ioannides et al

Les chaussées à revêtement souple en béton bitumineux sont largement utilisées dans la construction routière. La conception de ces chaussées doit prendre en compte le comportement des matériaux utilisés, le chargement du trafic et les conditions climatiques.Dans les zones soumises au phénomène de gel, il est primordial de prendre en compte ce phénomène dans la conception des chaussées, leur maintenance et réhabilitation. En effet, ce phénomène peut causer de graves dommages aux chaussées, qui apparaissaient sous forme de fissures ou de déformations excessives. Le présent travail a pour but d’étudier le comportement des chaussées en béton bitumineux sous l’effet couplé du gel et du trafic :Le premier chapitre comporte une synthèse bibliographique des travaux réalisés sur le phénomène du gel-dégel dans les chaussées.Le second chapitre est consacré à la modélisation numérique du phénomène du gel dans les sols traités comme un milieu poreux tri-phasique. Il présente la formulation mathématique de ce problème couplé et sa résolution numérique à l’aide d’une modélisation par différences finies.Le dernier chapitre présente une analyse par éléments finis de la réponse mécanique d’une chaussée au phénomène du gel et du chargement du trafic. L’analyse est menée à l’aide d’une approche simplifiée qui comprend deux étapes: 1) elle consiste à résoudre le problème du gel à l’aide d’une modélisation par différences finies. 2) elle consiste dans la résolution, à l’aide de la méthode des éléments finis, d’un problème mécanique en prenant en compte les chargements d’origine mécanique et le champ de température déterminé d’après l’approche présentée dans le second chapitre
Flexible asphalt pavements are widely used in road construction. The design of these roads must take into account the behavior of the materials, traffic loading and weather conditions. In areas subjected to the freezing phenomenon, it is essential to take this phenomenon into account in pavement design, maintenance and rehabilitation. In fact, it can cause significant damages to roads, which appear as cracks or excessive deformations. The present work aims at analysis of the behavior of asphalt pavements subjected both freezing and traffic : The first chapter includes a literature review of researches conducted on the phenomenon of freezing effects in pavements. The second chapter is dedicated to the numerical modeling of the freezing phenomenon in soils treated as a tri-phasic porous medium. It presents the mathematical formulation of the coupled problem and its numerical solution using the finite difference method.The final chapter presents a finite element analysis of the pavement mechanical response to the phenomenon of freezing and traffic loading. This analysis is performed with a simplified approach that includes two steps: 1) it concerns solving the problem of freezing using a finite difference modeling. 2) it consists of the resolution, by the finite element method, of a mechanical problem considering the mechanical loads and the temperature effect

L’objectif de nos travaux est de mettre en place une méthode pour modéliser le comportement de la dégradation de moteurs aéronautiques à partir de données de retour d’expérience en vue de quantifier l’impact sur le niveau de sécurité des vols. Ces modèles tiennent compte d'un composant dont les mécanismes de défaillance sont en concurrence vis-à-vis d’un événement final (événement redouté rare) et de la politique de maintenance préventive. Nous souhaitons ainsi estimer la fiabilité d'un composant et étudier l'impact d'une nouvelle périodicité de maintenance sur cette fiabilité. Un algorithme d'optimisation des différentes périodicités de maintenances préventives appliquées au composant est également proposé
The aim of our studies is to propose a statistical model of turboshaft engines ageing behaviour in order to improve the reliability level assessment. Field and repair data feedback are used to fit our model. This model takes into account one component whose failure mechanisms are in competition with respect to a final event and scheduled maintenance policy. We want to estimate reliability of engine component and, for instance, optimize the preventive maintenance policy

Les vibrations induites par le trafic routier, en particulier les bus et les véhicules lourds, constituent une préoccupation majeure en zone urbaine. L’étude des vibrations routières est complexe, car elle exige de prendre en compte plusieurs aspects tels que : la modélisation du véhicule, l’interaction entre le véhicule et la chaussée et la propagation des ondes en champs libres ou dans une structure avoisinantes. Le présent travail a pour but d’étudier les vibrations induites par la circulation en vue d’estimer leurs impacts sur l’environnement. L’étude est effectuée par une modélisation numérique tridimensionnelle en différences finies. Le modèle proposé prend en compte les caractéristiques mécaniques du véhicule, l’interaction entre le véhicule et les différents types de chaussées et la vitesse du véhicule. Ce modèle est validé sur des mesures in situ. En plus, on présente des mesures effectuées en coopération avec CETE-NORD PICARDIE sur une méthode d’isolation. L’efficacité de plusieurs dispositifs d’isolation généralement étudiés dans la littérature est analysée. Ces dispositifs comportent : les tranchées, les blocs en surface et les blocs enterrés (WIBs)
Traffic induced Vibrations, especially by buses and heavy vehicles are a major concern in urban areas. The study of traffic vibrations is complex because it requires taking into account several aspects such as: vehicle modeling, the interaction between the vehicle and the road pavement and the wave propagation in free field or in a neighboring structure. The present work aims to study the vibrations induced by traffic in order to estimate their impact on the environment. The study was conducted by a three-dimensional numerical modeling in finite differences. The proposed model takes into account the mechanical characteristics of the vehicle, the interaction between the vehicle and the various types of road pavement and the vehicle speed. This model is validated by in situ measurements. In addition, we present measurements realized in cooperation with CETE North Picardy on an isolation method. The effectiveness of various isolation devices usually studied in the literature is analyzed. These devices include the trench barriers, the heavy surface blocks and the wave impeding blocks (WIBs)

En période hivernale, la présence de verglas ou de neige sur les chaussées peut avoir de graves conséquences sur le trafic routier. Dans le but de servir d’outil d’aide à la décision pour les services d’exploitation routiers, un modèle permettant de simuler le comportement d’une couche de neige se déposant sur une chaussée a été développé. Le modèle résulte du couplage des modèles ISBA et CROCUS, respectivement modèles de sol et de neige de Météo-France. Le modèle a été validé à partir d’épisodes de chute de neige sur chaussées observés au cours d’une campagne expérimentale antérieure à ce travail, menée sur le site expérimental de Météo-France au Col de Porte (1320m, Isère). La validation a été effectuée d’abord avec les données météorologiques mesurées, puis dans un contexte de prévision. Les prévisions sur le site expérimental se sont révélées satisfaisantes, ainsi le modèle a été spatialisé à l’échelle de la France avec un résolution horizontale de 8km. L’hiver 2004/05, comportant de nombreux épisodes de chutes de neige sur chaussées, a été simulé. La validation a été effectuée à partir de données issues de stations météoroutières de diverses autoroutes et de mesures des stations de Météo-France
During winter, ice or snow presence on the road might have serious consequences on road traffic. To develop a decision-making tool for road management in winter, a numerical model which permits to simulate snow behaviour on roads was developed. It results from the coupling of the ISBA and CROCUS models, which are respectively the soil and snow model of Météo-France. This model was validated thanks to observed snow on road events, resulting from a previous experimental field campaign led on the Météo-France experimental station located at the Col de Porte (1320m, Isère). The validation was first done with the meteorological data measured on the site, and then with forecasted data. Results of the forecast on the experimental site were satisfactory, so the model was spatialized at the France scale, with a 8km grid resolution. The 2004/05 winter, with many snow on road events, was simulated. The validation was done thanks to road station data from several Highways and thanks to measurement from the Météo-France stations network