Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 REVUE DE LITTÉRATURE
1.1 Introduction à la structure de chaussée
1.2 Le gel et le dégel dans les sols
1.2.1 Catégories de sols : gélifs et non gélifs
1.2.2 Les phases du gel et du dégel
1.2.3 Phénomènes engendrés par le gel dans les sols
1.2.3.1 Changement de comportement des sols gelés
1.2.3.2 Augmentation de volume des sols gelés liés à la saturation du sol
1.2.3.3 Augmentation de volume des sols gelés liés à la formation de lentilles de glace
1.2.4 Phénomènes engendrés par le dégel des sols
1.2.4.1 L’affaiblissement du sol
1.2.4.2 Tassements et consolidation liés au dégel
1.3 Les effets du gel et du dégel sur une structure de chaussée
1.3.1 Soulèvements au gel
1.3.1.1 Soulèvements uniformes
1.3.1.2 Soulèvements différentiels des couches de fondation et de sous-fondation
1.3.1.3 Soulèvements différentiels dans les sols d’infrastructure
1.3.2 Perte de capacité portante
1.4 Les effets du gel et du dégel sur une structure de chaussée rigide
1.4.1 Soulèvements au gel
1.4.2 Perte de capacité portante au dégel
1.5 Le gel et le dégel dans les méthodes de dimensionnement de chaussées rigides
1.5.1 AASHTO 1993
1.5.1.1 Fondement de la méthode
1.5.1.2 Variation de l’indice de viabilité
1.5.1.3 Coefficient de drainage
1.5.1.4 Module de réaction de la structure de chaussée (k)
1.5.2 AASHTO 1998
1.5.2.1 Fondements de la méthode
1.5.2.2 Contrainte centrale de la dalle liée aux chargements et à la variation de température
1.5.3 Portland Cement Association (PCA)
1.5.3.1 Diminution du module de réaction du sol d’infrastructure
1.5.4 MEPDG
1.5.4.1 Sols susceptibles au gel
1.5.4.2 Modèle climatique amélioré (Enhanced Integrated Climatic Model)
1.5.4.3 Prise en compte des cycles de gel et de dégel
1.5.4.4 Prise en compte des cycles de gel et de dégel
1.5.5 Méthode de dimensionnement française
1.5.5.1 Lois de propagation du gel
1.5.5.2 Gonflement du sol
1.5.5.3 Profondeur de gel
1.5.5.4 Vérification des structures de chaussées
1.5.5.5 Recommandations si la structure est non conforme
1.5.6 Vencon 2.0
1.5.6.1 Le modèle climatique
1.6 Adaptations des méthodes par les administrations de réseau
1.6.1 Québec
1.6.1.1 Le modèle de simulation
1.6.1.2 Sensibilité du modèle de simulation au gel
1.6.2 Winnipeg
1.6.3 Illinois
1.6.4 Minnesota
1.6.4.1 Prise en compte de l’environnement
1.7 Atténuation des phénomènes liés au gel et au dégel intégré aux méthodes de dimensionnement
1.7.1 Isolation
1.7.1.1 Problématique et solution au givrage différentiel
1.7.2 Géotextiles
1.7.2.1 Barrières capillaires
1.7.2.2 Renforcement
1.7.3 Les systèmes de drainage
1.7.3.1 Drains latéraux
1.7.3.2 Drains transversaux
1.7.4 Transitions lors du changement de type de sol
1.7.5 Restriction de charges
1.8 Résumé de la revue de littérature
CHAPITRE 2 OBJECTIFS ET MÉTHODOLOGIE
2.1 Objectifs
2.2 Méthodologie
CHAPITRE 3 DÉTERMINATION DES SOULÈVEMENTS AU GEL D’UNE STRUCTURE DE CHAUSSÉE BITUMINEUSE
3.1 Outils de prédiction des soulèvements au gel étudiés
3.1.1 Comparaison des outils de prédictions des soulèvements au gel des
logiciels Pavement ME et Chaussée 2
3.1.1.1 Pavement ME
3.1.1.2 Chaussée 2
3.1.2 Sélection de l’outil de prédiction des soulèvements au gel
3.2 Description de la chaussée bitumineuse type
3.3 Résultats de simulation de soulèvements au gel à l’aide de l’ODPSG
3.4 Résumé du chapitre 3
CHAPITRE 4 PRÉPARATION AUX SIMULATIONS DES SOULÈVEMENTS AU GEL PAR DIFFÉRENCES FINIES
4.1 Description du logiciel de simulation FLAC 7,0
4.1.1 Description du code de calcul intégré au logiciel FLAC 7,0
4.1.2 Description des éléments nécessaires à la simulation par différences finies
4.1.2.1 Géométrie du modèle
4.1.2.2 Conditions aux frontières
4.1.2.3 Conditions aux interfaces
4.1.2.4 Paramètres de modélisation des matériaux
4.1.3 Description de la méthode d’application des soulèvements au gel dans le logiciel FLAC 7,0
4.1.3.1 Soulèvement de la sous-couche où les lentilles de glace se créent
4.1.3.2 Hypothèses utilisées lors de l’application des soulèvements dans les simulations par différences finies
4.2 Détermination des contraintes liées au soulèvement au gel de la chaussée bitumineuse type
4.2.1 Présentation des résultats de simulations par différences finies
4.3 Résumé du chapitre 4
CHAPITRE 5 SIMULATIONS PAR DIFFÉRENCES FINIES DES SOULÈVEMENTS AU GEL DES STRUCTURES DE CHAUSSÉE RIGIDE
5.1 Soulèvements liés à une forte saturation du sol d’infrastructure
5.2 Détermination des prédictions de soulèvement pour les trois types de revêtement rigide étudiés, en appliquant les contraintes mesurées sur la chaussée bitumineuse type
5.2.1 Explication de la méthodologie de simulation utilisée dans le logiciel FLAC 7,0 pour l’approche de contraintes imposées
5.2.2 Résultats de simulation des soulèvements au gel
5.2.2.1 Coupe transversale et longitudinale de BAC (béton armé continu)
5.2.2.2 Coupe transversale de DCNANG (dalles courtes non armées non goujonnées) et DCNAG (dalles courtes non armées goujonnées)
5.2.2.3 Coupe longitudinale de DCNANG (dalles courtes non armées, non goujonnées)
5.2.2.4 Coupe longitudinale de DCNAG (dalles courtes non armées, goujonnées)
5.3 Détermination des prédictions de soulèvement pour les trois types de revêtement rigide étudiés, en appliquant les déformations mesurées sur la chaussée bitumineuse
5.3.1 Description de l’approche de prise en compte de la rigidité du revêtement
5.3.1.1 Analogie à la théorie des poutres doublement appuyées
5.3.2 Explication de la méthodologie de simulation utilisée dans le logiciel FLAC 7,0 pour l’approche de déformations imposées
5.3.3 Résultats de simulation des soulèvements
5.3.3.1 Coupe transversale et longitudinale de BAC (béton armé continu)
5.3.3.2 Coupe transversale de DCNANG (dalles courtes non armées non goujonnées) et DCNAG (dalles courtes non armées goujonnées)
5.3.3.3 Coupe longitudinale de DCNANG (dalles courtes non armées non goujonnées)
5.3.3.4 Coupe longitudinale de DCNAG (dalles courtes non armées goujonnées)
5.4 Résumé du chapitre 5
CHAPITRE 6 ANALYSE DES RÉSULTATS DE SIMULATIONS DES SOULÈVEMENTS AU GEL
6.1 Analyse des résultats des simulations de soulèvements au gel par contraintes imposées
6.1.1 BAC (Béton armé continu)
6.1.2 DCNAG (Dalles courtes non armées goujonnées)
6.1.3 DCNANG (Dalles courtes non armées non goujonnées)
6.1.4 Résumé de l’analyse des résultats de l’approche de contraintes imposées
6.2 Analyse des résultats des simulations de soulèvement au gel par déformations imposées
6.2.1 BAC (Béton armé continu)
6.2.2 DCNAG (Dalles courtes non armées goujonnées)
6.2.3 DCNANG (Dalles courtes non armées non goujonnées)
6.2.4 Résumé de l’analyse de l’approche de déformations imposées
6.3 Comparatif entre les résultats obtenus avec l’approche par contraintes imposées et les résultats obtenus avec l’approche par déformations imposées
6.4 Dimensionnement d’une chaussée rigide de DCNAG (dalles courtes non armées goujonnées) en suivant les conclusions obtenues
6.4.1 Dimensionnement structural avec AASHTO 1993
6.4.2 Vérification au gel (prédiction des soulèvements)
6.4.2.1 Vérification au gel – Approche conventionnelle (Chaussée 2)
6.4.2.2 Vérification au gel – Approche par contraintes imposées
6.4.2.3 Vérification au gel – Approche par déformations imposées
6.4.3 Comparaison des structures de chaussées dimensionnées
6.4.3.1 Comparaison économique
CONCLUSION
ANNEXE I DIMENSIONNEMENT DE LA CHAUSSÉE BITUMINEUSE TYPE
ANNEXE II JUSTIFICATION DES PARAMÈTRES DES MATÉRIAUX
ANNEXE III ESSAI DE LABORATOIRE
ANNEXE IV APPROCHE DE PRISE EN CONSIDÉRATION DE LA RÉSISTANCE DU REVÊTEMENT
ANNEXE V ÉTUDE DE LA VARIATION DES PARAMÈTRES DES MATÉRIAUX COMPOSANT LA STRUCTURE DE CHAUSSÉE
ANNEXE VI EXEMPLE DE DÉTERMINATION DES PRÉDICTIONS DE SOULÈVEMENT EN UTILISANT L’APPROCHE PAR DÉFORMATIONS IMPOSÉES
LISTE DE RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
