Academic literature on the topic 'Chaussées bitumineuses'

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

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.

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 »
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. "

Les essais accélérés sur chaussées (APT) ont été de plus en plus utilisés au cours de ces dernières années pour évaluer le comportement des structures de chaussées et leurs durées de vie. Ceci est principalement dû à leur capacité à simuler en vraie grandeur l’effet des charges du trafic et des conditions climatiques sur les chaussées, dans un court laps de temps, et à suivre le comportement des chaussées jusqu'à la fin de leur durée de vie. Ces essais permettent d’évaluer les méthodes de conception des chaussées ou l'utilisation de matériaux et structures de chaussée innovants. Cependant, les mesures réalisées au cours desessais accélérés sur chaussées sont nombreuses et variées, et il n’existe pas une démarche commune pour évaluer le comportement des chaussées étudiées. L'objectif principal de cette thèse est de développer une méthodologie pour analyser lecomportement des chaussées, dans les essais accélérés, depuis leurs conditions initiales jusqu'à leur niveau de dégradation final. Cette approche est appliquée à une expérimentation réalisée à l’Université Gustave Eiffel, dans le cadre du projet ANR SolDuGri, qui visait à comparer les performances d’une structure de chaussée bitumineuse traditionnelle avec des structures renforcées par des grilles en fibre de verre. A partir de ces analyses, une approche de dimensionnement de chaussées probabiliste, visant à étendre l'approche française de dimensionnement des chaussées, afin de mieux prendre en compte les variations de certains paramètres de dimensionnement, pour prédire la durée de vie des chaussées est proposée, et appliquée à l’analyse d’essais accélérés sur chaussées
Accelerated pavement tests (APT) have been increasingly used in recent years to assess the behaviour of pavement structures and their lifetimes. This is mainly due to their ability to simulate the full-scale effect of traffic loads and climatic conditions on pavements, in ashort period of time, and to follow the behaviour of the pavements until the end of their service life. These tests make it possible to evaluate pavement design methods or the use of innovative pavement materials and structures. However, the measurements made during accelerated pavement tests are numerous and varied, and there is no common approach to assess the behaviour of the studied pavements. The main objective of this thesis is to develop a methodology to analyse the behaviour of pavements, in accelerated tests, from their initial conditions to their final level of deterioration. This approach is applied to an experiment carried out at Université GustaveEiffel, as part of the ANR SolDuGri project, which aimed to compare the performance of a traditional bituminous pavement structure withstructures reinforced by fiberglass grids. From these analyses, a probabilistic pavement design approach, aiming to extend the Frenchpavement design approach, in order to better take into account the variations of certain design parameters, to predict the service life ofpavements is proposed, and applied to the analysis of accelerated tests on pavements

L'observation des chaussees fait etat d'une fissuration qui apparait a la base des couches bitumineuses et qui remonte a la surface de ces structures et ceci nuit au passage repete des charges. Par ailleurs, la deflexion dans ces structures ne commence a augmenter de facon significative que tres pres de la rupture. Nous attribuons ces phenomenes a l'evolution par fatigue d'un endommagement dans les enrobes bitumineux. L'endommagement est considere anisotrope et nous proposons pour son evolution en fatigue une loi generalisant la loi uniaxiale obtenue experimentalement par monsieur alimani (these enpc 1988). Nous construisons un code de calcul pour simuler l'evolution de ce dommage dans les couches bitumineuses d'une structure routiere. Une telle structure est supposee invariante dans la direction de roulement de la charge. La determination d'un cycle de chargement, necessite alors un seul calcul tridimensionnel. Le calcul du cycle initial est effectue par la methode des elements finis axisymetriques alors qu'un cycle courant est calcule par la methode des elements finis semi-analytiques. Dans le cas ou la structure repose sur un sol semi-infinis, ce dernier n'intervient dans les calculs que par son noyau de green. Nous simulons un essai dit de la roue va et vient et un essai du type manege de fatigue. Les resultats de ces simulations, nous permettent de comprendre qualitativement les mecanismes de ruine de ces structures. Ils mettent en evidence, le lien existant entre l'evolution de la deflexion et celle du dommage. D'autre part, nous montrons qu'une roue simple favorise une fissuration longitudinale, alors qu'un jumelage favorise une fissuration transversale