Caractérisation des Matériaux de chaussée

Table des matières

1 Introduction
1.1 Mise en contexte
2 Revue de littérature
2.1 Généralités sur les chaussées flexibles
2.2 Sollicitations et endommagements des chaussées
2.2.1 Sollicitations mécaniques
2.2.2 Endommagements mécaniques
2.2.3 Variations saisonnières
2.2.4 Endommagements agissant par temps froid
2.3 Modules réversibles des matériaux non liés et des sols
2.4 Prédiction des contraintes, des déformations et des MR des matériaux non liés
2.5 Modules dynamiques des enrobés bitumineux
2.5.1 Généralités
2.5.2 Calcul de la fréquence de chargement
2.5.3 Calcul des températures
2.6 Lois d’endommagements
2.7 Loi de Miner
2.8 Modules réversibles des matériaux non liés gelés
2.8.1 Essais triaxiaux, gel de l’échantillon
2.8.2 Résultats du U.S. Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory
2.8.3 Essais de Simonsen et coll. (2002)
2.8.4 Autres projets (Boudali, 1997; Li et coll., 2010a)
2.9 Projets de recherche réalisés sur les chaussées gelées
2.9.1 Mesure de la déflexion et du MR d’une chaussée expérimentale (Wisconsin)
2.9.2 Simulateur de véhicules lourds de l’Université Laval (2014)
2.9.3 Prédiction de l’impact de l’octroi de primes de charge par le logiciel MnPAVE
2.9.4 Prédiction de la réponse mécanique d’une chaussée gelée par éléments finis
2.10 Considération du gel dans les logiciels de dimensionnement
2.10.1 Facteurs saisonniers
2.10.2 Modules effectifs et dommages relatifs (AASHTO 1993)
2.11 Survol des programmes de primes de charge hivernales existants
2.11.1 Alberta
2.11.2 Manitoba
2.11.3 Territoires du Nord-Ouest
2.11.4 Saskatchewan
2.11.5 Ontario
2.11.6 Tableau récapitulatif des programmes de prime de charges hivernales existants
2.12 Impacts positifs de l’OPCH
3 Présentation du projet
3.1 Raison d’être du projet
3.2 Description des objectifs
3.3 Méthodologie de recherche
4 Description du montage expérimental
4.1 Montage expérimental
4.1.1 Fosse d’essai
4.1.2 Simulateur ATLAS
4.2 Présentation de l’instrumentation
4.2.1 Sondes de teneur en eau
4.2.2 Thermistances
4.2.3 Déflexion de surface
4.2.4 Jauges de contraintes
4.2.5 Jauges de déformation horizontale et verticale
4.2.6 Système d’Acquisition de donnée
4.2.7 Type de pneus utilisés et mesure de l’empreinte (TekScan)
5 Caractérisation des Matériaux de chaussée
5.1 Structure de chaussée et essais de laboratoire
5.2 Couche de roulement : Enrobé Bitumineux (EB)
5.2.1 Provenance du mélange EB-10S
5.2.2 Détermination du module dynamique |E*| essais de compression-traction
5.2.3 Détermination de la fréquence de chargement générée par l’ATLAS
5.2.4 Courbes du module dynamique selon la température
5.3 Fondation granulaire : Gravier concassé MG20
5.3.1 Provenance du MG20
5.3.2 Analyse granulométrique
5.3.3 Résultats des essais de caractérisation
5.3.4 Essai de portance Californien (CBR)
5.3.5 Module réversible (MR)
5.4 Sol d’infrastructure : CL
5.4.1 Provenance de l’argile
5.4.2 Analyse granulométrique
5.4.3 Résultats des essais de caractérisation
5.4.4 Essai de portance Californien (CBR)
6 Construction de la chaussée expérimentale
6.1 Étapes de construction
6.2 Vérification du niveau de compaction au cône de sable
6.3 Synthèse de l’instrumentation du montage – Croquis
6.4 Difficultés rencontrées lors de la construction
6.4.1 Échéancier de construction serré
6.4.2 Construction de la couche d’argile
6.4.3 Tassements observés
6.4.4 Défectuosité du capteur de déformation n°1
6.5 Protocole d’essai
6.5.1 Paramètres d’essais de la fosse expérimentale et du simulateur
6.5.2 Fonctionnement du simulateur et acquisition des données
6.5.3 Frise chronologique des essais avec le simulateur
7 Présentation et analyse des résultats du simulateur
7.1 Comportement thermique
7.2 Soulèvements et tassements
7.3 Comportement hydrique
7.4 Comportement mécanique
7.4.1 Contraintes (σ) dans les couches non liées
7.4.2 Déformations verticales optiques (εZ)
7.4.3 Déformations horizontales (εH) à la base de l’enrobé
7.4.4 Déflexion de surface
7.4.5 Synthèse des résultats en valeurs relatives
7.4.6 Effet de la variation de la charge sur la réponse de la chaussée
7.5 Comparaison des mesures avec Yi et coll. (2016)
7.5.1 Méthodologie des deux projets
7.5.2 Régimes thermiques et indices de gel
7.5.3 Résultats et comparaison des réponses mécaniques
7.6 Prédiction de la réponse mécanique avec WinJULEA
7.6.1 Caractérisation des matériaux lors de la déconstruction (DCP et teneurs en eau)
7.6.2 Paramètres de calcul
7.6.3 Méthodologie de calcul
7.6.4 Résultats et analyse comparative avec les données expérimentales
7.6.5 Effet de l’enrobé bitumineux
8 Analyse de l’endommagement causé par l’OPCH
8.1 Critère de fatigue
8.1.1 Détermination de la fréquence de chargement
8.1.2 Détermination de la température
8.2 Critère de déformation permanente
8.3 Critère de déflexion maximale
8.4 Dommage relatif calculé avec la loi de Miner
8.5 Résultats de l’analyse d’endommagement
8.6 Calcul de la consommation de vie sur un cycle annuel
8.6.1 Conditions climatiques
8.6.2 Calculs et résultats
9 Discussion
9.1 Causes d’erreur et critique des résultats
9.2 Applicabilité
9.2.1 Contexte provincial
9.2.2 Contexte des changements climatiques
9.3 Limitations de l’étude
9.4 Travaux triaxiaux envisagés
10 Conclusion
Bibliographie
Annexe A : Extrait du Guide to Log Haul in Alberta, 2015-02-11
Annexe B Résultats des essais de caractérisation en laboratoire
Annexe C Données expérimentales additionnelles
Annexe D Analyses et calculs WinJULEA