La détermination des déformations et des contraintes qui s’exercent au passage d’une charge est une étape centrale des méthodes mécanistiques-empiriques de dimensionnement des chaussées. Ces réponses mécaniques sont utilisées afin d’identifier les modes d’endommagement de la chaussée et d’estimer sa durée de vie. Cette étude se concentre sur la mesure expérimentale et l’analyse des déformations à plusieurs niveaux dans les couches bitumineuses. Quatre structures de chaussées ont été instrumentées à l’aide de capteurs à fibre optique installés à 5 mm de la base du revêtement, à environ 15 mm de la surface du revêtement et à 5 mm de part et d’autre de l’interface entre les couches bitumineuses. Les mesures de déformations ont été effectuées lors d’essais en vraie grandeur en faisant varier les conditions de températures et les paramètres de charges tels que le type de pneu, le type d’essieu, et l’intensité de la charge et la vitesse. Le champ des déformations a été calculé à ces mêmes profondeurs à l’aide du logiciel ViscoRoute© 2.0 afin de les comparer aux mesures expérimentales. L’analyse de la déformation à la base du revêtement a permis de valider les capteurs à fibre optique développés au cours du projet et d’évaluer l’influence des paramètres de la charge. Cette validation repose sur une analyse de la répétabilité et de la dispersion des mesures ainsi que sur une étude comparative effectuée avec des capteurs résistifs usuellement utilisés dans les chaussées. Au sommet de la couche de roulement, les mesures dans la direction longitudinale et transversale confirment que le passage de la charge génère de la contraction sous le pneu et de l’extension à l’extérieur de celui-ci. Dans la direction verticale, la charge impose une forte extension à l’extérieur du pneu tandis que sous celui-ci, le signe et l’amplitude des déformations dépendent de la température et des propriétés viscoélastiques de l’enrobé bitumineux. Dans ces trois directions, l’amplitude et la forme des signaux sont fonction de la structure de chaussée et des caractéristiques de la charge. Les capteurs placés au niveau de l’interface montrent que de l’extension et de la contraction se développent respectivement au bas de la couche de surface et au sommet de la couche de base au passage de la charge. Ces niveaux de déformations peuvent être modélisés en considérant l’interface comme une couche viscoélastique de faible épaisseur. Ce comportement de l’interface influence la distribution des contraintes et des déformations et les cas évalués montrent qu’il doit être pris en compte pour l’identification des modes de sollicitations critiques des couches bitumineuses. / Calculating the stresses and strains induced by traffic loading is one of the main steps of the mechanistic-empirical pavement design method. In this method, structural responses are used to identify the mode of failure and estimated pavement life. The present study focuses on experimental strain measurements and analysis at several depths in the asphalt concrete layers. Fiber optic sensors, retrofitted in the asphalt-bound layers of four pavement structures, were used to measure strains at 5 mm from the bottom, at around 15 mm below the surface and at 5 mm below and above the interface between two bituminous layers. Strain measurements were taken during full-scale pavement testing under several climate conditions and traffic load parameters such as tire type, axle type, load level and speed. A strain field was computed at theses specific depths using the software ViscoRoute© 2.0 in order to compare the results with the experimental strains. Analysis of the strain signal at the bottom of the asphalt concrete layer allowed to validate the fiber optic sensors developed during the project and to characterize the influence of load parameters. This validation is based first on the analysis of the repeatability and the dispersion of the measurements and then on a comparative study with resistive sensors typically used in pavements. Near the surface course, longitudinal and transversal strain measurements confirm that a moving load induced compressive strain under the tire and tensile strain outside the tire edge. High levels of vertical tensile strain are induced outside the tire edge whereas the sign and the magnitude of strains directly under the tire depend on the temperature and the viscoelastic properties of the asphalt layer. In the three directions, the magnitude and form of the signals depend on the pavement structure and parameters of the load. Strain sensors on both sides of the interface show that the moving load induced tensile strain and compressive strain close to the bottom of the surface course and near the top of the base course, respectively. Numerical models, which consider the viscoelasticity of the tack coat at the interface between the asphalt layers, are capable of predicting these strain responses. This viscous-type interface behavior has an impact on strain and stress distribution through the layer and simulations show that it must be considered to identify the failure criteria.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/31445 |
| Date | 27 September 2018 |
| Creators | Grellet, Damien |
| Contributors | Doré, Guy |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xxii, 485 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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