Etude dynamique des vibrations d'un sol engendrées par une charge en mouvement
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Date
2015
Authors
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Publisher
Universite Mouloud Mammeri
Abstract
Ce travail porte sur une analyse semi-analytique des vibrations d'ondes, dans un milieu soumis à une charge roulante due principalement au trafic ferroviaire. Le milieu étudié est composé d'une voie ferrée couplée avec un sol porovsicoélastique homogène ou multicouche.
Dans un premier temps, nous présentons une synthèse bibliographique des travaux portant sur les différentes approches permettant d'appréhender ce type problèmes. Le bilan des résultats rencontrés dans la littérature montre la nécessité de mener une étude complémentaire sur le modèle de Biot lié au problème des charges roulantes.
L'approche est proposée pour une modélisation tridimensionnelle du système voie ferrée/sol. L'approche proposée permet de calculer de manière semi-analytique les vitesses des ondes ainsi que les déplacements de chaque phase, solide ou fluide, en tout point du massif dans le domaine des nombres d'ondes et dans le domaine spatial. Un modèle utilisant une poutre de Sheng et al. intégrant tous les composants de la voie ferrée (rails, semelles, traverses, ballast) est appliqué pour représenter la voie ferrée. Le milieu poroviscoélastique est représenté par un sol multicouche constitué de couches horizontales allant de la moins rigide à la plus rigide, en profondeur. La sollicitation appliquée est une charge harmonique de dimensions rectangulaires.
A partir de l'approche ainsi développée, nous obtenons et analysons un certain nombre de résultats, axant plus particulièrement notre étude sur les phénomènes de propagation d'ondes et de dispersion. Nous étudions la réponse dynamique à la surface d'un sol poroviscoélastique homogène, monocouche et bicouches. L'étude montre l'existence d'une couche critique, pour les deux géométries étudiées. Le cas d'un sol viscoélastique et également abordé et montre, de ce fait, la pertinence d'une modélisation biphasique dans le sol. L'influence de la poutre sur la réponse dynamique du milieu est également mise en avant, par une comparaison avec le cas sans voie. La vitesse de l'excitation est considérée en régimes sub- et super-Rayleigh.
Enfin, une analyse spécifique et détaillée des courbes de dispersion est présentée, en tenant compte de l'amortissement et du couplage voie ferrée/sol multicouche. Les résultats sont présentés dans le domaine des nombres d'ondes et dans le domaine fréquentiel. Les résultats montrent que la vitesse critique de la charge peut être inférieure à la vitesse de propagation de l'onde de Rayleigh d'un sol mou, notamment en basses fréquences. L’effet de la voie ferrée sur le comportement à la résonance est également mis en évidence. L'analyse permet de prédire la gamme des fréquences de résonance possibles ou la gamme des vitesses critiques d'excitation, en régimes sub- et super-Rayleigh.
Description
107p. : ill. ; 30cm. (+ CD- Rom)
Keywords
Charges roulantes, Trafic ferroviaire, Ondes : vibrations, Sol multicouche
Citation
STRUCTURES ET MATERIAUX