Analyse des déformations permanentes des voies ferrées ballastées - Approche dynamique

The study of ballasted railway tracks behaviour under moving trains at high speeds is one of the most important researches in the domain of transport. Due to repeated passage of trains at high speeds, differential settlements are observed in the longitudinal direction of the railway track. These settlements depend on the platform quality, the rolling speed and the dynamical behaviour of the track. They can threaten the comfort and the security of passengers and need high costs of maintenance in order to return the track into its initial position. In order to progress in understanding the phenomenon of settlement, a reduced scale experiment of three sleepers is proposed. Sleepers are submitted into analytical forces of shape M by hydraulic jacks representing loads due to the passage of boogies. This experiment allows to measure several parameters such as displacements, accelerations and stresses in the embankment. It is modelled by the finite element method with linear elastic behaviours and two different zones of ballast (compacted and non compacted). Numerical results are determined by three-dimensional modeling and then compared to the experimental ones. The essential aim of this experiment is to establish a permanent settlement law for a large number of cycles depending on a dynamical parameter that can be determined by the three-dimensional numerical model.L'étude du comportement des voies ferrées ballastées sous les passages de trains à grandes vitesses est une des recherches les plus importantes dans le domaine des transports. À cause du passage répété de trains à grandes vitesses, des tassements verticaux différentiels sont observés tout au long de la voie ferrée. Ces tassements dépendent de la qualité de la plate-forme, de la vitesse de roulement ainsi que du comportement dynamique de la voie. Ils peuvent menacer le confort et la sécurité des passagers et nécessiter des coûts élevés de maintenance pour rendre la voie à sa géométrie initiale. Pour progresser dans la compréhension du phénomène de tassement, un essai à échelle réduite constitué de trois traverses est proposé. Les traverses sont mises en charge à l'aide de trois vérins hydrauliques fournissant des signaux ayant la forme de la lettre M qui simulent les passages de bogies. Cet essai permet de mesurer plusieurs paramètres tels que les déplacements, les accélérations et les contraintes dans l'éprouvette. Il est modélisé par la méthode des éléments finis avec des comportements élastiques linéaires et avec deux zones différentes de ballast (compactée et non compactée). Les résultats numériques déterminés grâce à un modèle tridimensionnel sont comparés à ceux de la mesure. Le but essentiel de cet essai est d'établir une loi de tassement vertical pour un grand nombre de cycles dépendant d'un paramètre dynamique qui peut être déterminé par le modèle numérique tridimensionnel