Simplified modeling for multilayer of cracked pavement
Modèle simplifié pour les chaussées fissurées multicouches
Résumé
Most of design pavement models can not be used to simulate cracking in pavements. This problem can be modelled by using 3D finite element methods, but such calculations can be very time-consuming. In the objective to build a software for the evaluation of cracked pavements, and design solution for rehabilitation, we propose here to use a simplified plate model for bending problem linked to the Boussinesq model for the soil. The complete algorithm is programmed in the Matlab software. This model gives, very quickly, good approximations of the design stress fields near interfaces and vertical cracks in comparison with 3D finite element calculations. Thermal and shrinkage problem are studied and validated. In the aim to simulate some fatigue problems, a method is presented to accelerate the calculations.
Les modèles simplifiés usuels de dimensionnement des chaussées ne permettent pas de modéliser des chaussées fissurées et une modélisation par éléments finis 3D peut s'avérer très lourde. Dans l'objectif de construire un outil rapide et efficace de diagnostic et d'entretien des chaussées dégradées par le trafic, un modèle simplifié est proposé. Ce modèle repose sur un modèle simplifié adapté aux problèmes de flexion, le modèle multiparticulaire des matériaux multicouches (M4) à 5n équations (n: nombre total de couches) et le modèle élastique de Boussinesq pour le massif de sol. Programmé sous Matlab, dans le cas de bicouches de chaussées fissurées verticalement, ce modèle donne très rapidement d'excellents résultats par comparaison avec des calculs éléments finis 3D. Les cas de chargement de retrait thermique et de gradient thermique sont intégrés dans la modélisation et validés. Pour accélérer encore plus l'obtention des solutions dans le cadre de calculs multi- cycles, une méthode d'extrapolation des résultats du 2D pour estimer le 3D est exposée.