Validation du modèle de transition par comparaison aux mesures de raideur de

voie quasi-statique

Pour valider ce modèle avec plusieurs types de tranches, une mesure continue sur la zone est néces- saire. Pour cela, des relevés d’enfoncement quasi-statique réalisés à partir de l’EMW (Einsenkungsmess- wagen) [Sodati, 2007] sont utilisés. Le principe de cet engin de mesure est d’évaluer l’enfoncement sous une charge de 20 tonnes à une vitesse de circulation très faible, ente 15 km/h et 20 km/h. Ce véhicule est composé d’un wagon avec une charge de 20 tonnes à l’essieu suivi de deux chariots légers, considérés comme sans masse, comme le montre la Fig.5.6. Le calcul d’enfoncement est fait par différence entre la mesure angulaire réalisée par le premier chariot pour la charge et le deuxième chariot pour la mesure considérée comme « à vide » prise par rapport au premier chariot. Sur cette configuration de mesures, il est important de souligner la position du point de référence pour la voie chargée. Ce point est légèrement décalé par rapport au point d’application de la charge, ce qui conduit à une mesure légèrement plus raide que la réalité. Les enfoncements mesurés sont donc légèrement sous-estimés. Cet engin de mesure a été loué à plusieurs reprises aux CFF (Chemins de Fer Fédéraux Suisses) pour réaliser des mesures sur le RFN [Laurens, 2014].

Simulations numériques pour l’analyse du comportement dynamique d’une zone de transition sur LGV

Sur la zone de Chauconin, deux séries de mesures sont disponibles, réalisées en 2008, soit un an après la mise en service de la ligne, et en 2011. Ces mesures sont détaillées dans [Costa d’Aguiar et al., 2015].

Le modèle numérique de la zone de transition de Chauconin utilisé pour cette validation contient 5 types de sous-structures, visibles sur la Fig. 5.7. La voie ballastée, la zone de transition munie du tapis 1 telles que décrites dans la partie3.3, et la zone de transition munie du tapis 2, qui est elle-même subdivisée en trois zones de 5 mètres chacune. En effet, pour cette dernière zone, la prise en compte de l’inclinaison du tapis doit être considérée pour permettre de coller à la géométrie, et notamment pour que les tapis soient à la même hauteur au moment de la jonction entre tapis 2 et tapis 1 (voir Fig.

3.1). L’inclinaison progressive du tapis n’est pas directement modélisable, à moins de considérer chaque tranche de voie dans cette zone comme différente de la tranche suivante, ce qui rendrait impossible toute réduction. Ce niveau de détail ne paraissant pas indispensable, la zone est divisée en trois parties dans lesquelles le tapis est horizontal, et la hauteur du tapis est progressivement augmentée d’une zone à l’autre, pour atteindre celle du tapis 1. Les interfaces entre les zones sont constituées de 4 tranches. Les propriétés utilisées pour les différents matériaux sont identiques à celles des chapitres 3 et 4 et synthétisées dans le tableau5.1. Une charge roulante de 20 tonnes est imposée au modèle de transition complète de manière à simuler le passage de l’EMW.

FIGURE5.7 : Géométrie de la zone de transition de Chauconin pour le modèle complet de la transition.

La Fig.5.8 présente la comparaison des mesures d’enfoncement réalisées sur la zone en 2008 et 2011 aux résultats de la simulation. Les lignes vertes verticales matérialisent le changement de zone. On peut observer que la mesure est plus bruitée que les simulations. L’écart d’enfoncement entre la voie ballastée et la zone de transition avec tapis 2 est de 1,2 mm dans les simulations et de 1 mm dans les mesures. Entre la zone de transition avec tapis 2 et celle avec tapis 1 cet écart est de 0.5 mm pour les simulations et de 0.7 en moyenne pour les mesures. L’erreur commise en simulation par rapport aux mesures est donc de l’ordre de 20 %, ce qui est inférieur à l’écart type des mesures. Il est donc possible de conclure que ces écarts d’enfoncement sont correctement reproduits dans le modèle. La

Tableau 5.1 : Récapitulatif des propriétés matériaux pour le modèle complet de la transition. E ν ρ η (GPa) (kg/m3₎ Rail 210 0.285 7800 0.01 Traverse 30 0.25 2400 0 Ballast 0.300 0.3 1700 0.1 Tapis 1 0.23 MPa 0.3 900 0.25 Tapis 2 0.33 MPa 0.3 900 0.25

Sous-couche (grave non traité) 0.180 0.35 2135 0.04

Sous-couche (grave traitée) 23 0.25 2000 0.04

Couche de forme 0.200 0.3 1800 0.04

Sol 1 0.075 0.3 1800 0.04

Sol 2 0.420 0.49 1800 0.04

FIGURE5.8 : Comparaison des mesures d’enfoncement quasi-statique aux simulations.

valeur absolue de cet enfoncement est plus importante pour les simulations, ce qui va dans le sens de la sous-estimation de l’enfoncement mesurée par l’EMW évoquée plus haut.

La modélisation des interfaces entre les différentes sous-structures semble correcte, et enfin l’évolu- tion de l’enfoncement tout au long de la transition suit bien les relevés de mesures. Compte tenu de ces constatations, l’utilisation de tranches élémentaires différentes dans un même modèle a bien été validée expérimentalement.

Du point de vue de l’analyse de la transition elle-même, il est possible de noter que les tendances identifiées dans la partie4.2.1pour les mesures aux passages des trains se retrouvent dans cette mesure quasi-statique. En effet, l’enfoncement relevé sur la transition est trois (pour la partie avec le tapis 2) à quatre fois (pour celle avec le tapis 1) plus élevé que dans la VB. Il est possible de noter sur ces relevés

Simulations numériques pour l’analyse du comportement dynamique d’une zone de transition sur LGV

d’enfoncement la présence de traverses danseuses. Notamment, au passage entre la voie ballastée et la zone de transition (pK -45 m) sur la mesure de 2008 seul un changement d’enfoncement est visible, alors qu’en 2011, un enfoncement très marqué est mesuré, caractéristique de l’impact généré par le passage sur une traverse danseuse. Une autre zone de danse est également présente à l’approche directe de la dalle au pK 0, que ce soit pour les mesures de 2008 ou de 2011.