Conformément à la note du 04/07/2014 de la direction générale de l'Ifsttar précisant la politique dediffusion des ouvrages parus dans les collections éditées par l'Institut, la reproduction de cet ouvrage estautorisée selon les termes de la licence CC BY-NC-ND. Cette licence autorise la redistribution noncommerciale de copies identiques à l’original. Dans ce cadre, cet ouvrage peut être copié, distribué etcommuniqué par tous moyens et sous tous formats.

(CC BY-NC-ND 4.0)

Attribution — Vous devez créditer l'Oeuvre et intégrer un lien vers la licence. Vous devez indiquer cesinformations par tous les moyens possibles mais vous ne pouvez pas suggérer que l'Ifsttar voussoutient ou soutient la façon dont vous avez utilisé son Oeuvre.

Pas d’Utilisation Commerciale — Vous n'êtes pas autorisé à faire un usage commercial de cetteOeuvre, tout ou partie du matériel la composant.

Pas de modifications — Dans le cas où vous effectuez une adaptation, que vous transformez, oucréez à partir du matériel composant l'Oeuvre originale (par exemple, une traduction, etc.), vousn'êtes pas autorisé à distribuer ou mettre à disposition l'Oeuvre modifiée.

Le patrimoine scientifique de l'Ifsttar

Le libre accès à l'information scientifique est aujourd'hui devenu essentiel pour favoriser la circulation dusavoir et pour contribuer à l'innovation et au développement socio-économique. Pour que les résultats desrecherches soient plus largement diffusés, lus et utilisés pour de nouveaux travaux, l’Ifsttar a entrepris lanumérisation et la mise en ligne de son fonds documentaire. Ainsi, en complément des ouvragesdisponibles à la vente, certaines références des collections de l'INRETS et du LCPC sont dès à présentmises à disposition en téléchargement gratuit selon les termes de la licence Creative Commons CCBY-NC-ND.

Le service Politique éditoriale scientifique et technique de l'Ifsttar diffuse différentes collections qui sontle reflet des recherches menées par l'institut :

• Les collections de l'INRETS, Actes• Les collections de l'INRETS, Outils et Méthodes• Les collections de l'INRETS, Recherches• Les collections de l'INRETS, Synthèses• Les collections du LCPC, Actes• Les collections du LCPC, Etudes et recherches des laboratoires des ponts et chaussées• Les collections du LCPC, Rapport de recherche des laboratoires des ponts et chaussées• Les collections du LCPC, Techniques et méthodes des laboratoires des ponts et chaussées, Guide

technique• Les collections du LCPC, Techniques et méthodes des laboratoires des ponts et chaussées, Méthode

d'essai

www.ifsttar.fr

Institut Français des Sciences et Techniques des Réseaux,de l'Aménagement et des Transports14-20 Boulevard Newton, Cité Descartes, Champs sur MarneF-77447 Marne la Vallée Cedex 2

Contact : diffusion-publications@ifsttar.fr

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.frhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.frhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.fr

RAPPORTS DES LABORATOIRES SÉRIE : CONSTRUCTION ROUTIÈRE

CR-3

Communication des LPC au symposium international

sur la portance des routes et des chaussées d'aérodromes

Trondheim (Norvège) juin 1982

Octobre 1983

MINISTÈRE DE L'URBANISME ET DU LOGEMENT - MINISTÈRE DES TRANSPORTS LABORATOIRE CENTRAL DES PONTS ET CHAUSSÉES

SOMMAIRE

La situation actuelle dans le domaine de l'auscultation des chaussées en France M. Boulet, J.-c. Gramsammer

Utilisation des mesures d'appareils d'aus-cultation pour l'étude des renforcements des chaussées françaises

Page

3

J.-P. Marchand 23

Traitement automatique des résultats de mesure en continu. Application aux mesures de déflexion M. du Mesnil-Adelée, J. Peybernard 37

Ce document est propriété de !'Administration et ne _peut être reproduit, même par_tiellement, sans l'autorisation du Directeur du Laboratotre central des Ponts et Chaussees

(ou de ses représentants autorisés).

© 1983-LCPC

Publié par le LCPC, 58 bd Lefebvre - 75732 PARIS CEDEX 15 sous le numéro 3509 Dépôt légal : octobre 1983

ISBN 2-7208-3509-9

LA SITUATION ACTUELLE DANS LE DOMAINE

DE L'AUSCULTATION DES CHAUSSEES EN FRANCE

Michel BOULET

Jean-Claude GRAMSAMMER

Michel BOULET Chef de la Section Caractéristiques de Surface

Jean-Claude GRAMSAMMER Ingénieur Section Mécanique des Chaussées

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées Centre de Nantes - B.P. 19 - 44340 BOUGUENAIS

Résumé

Ces dernières années, l'état français a consenti un effort financier sans précédent pour la modernisation de son réseau routier fortement endom-magé par les rigueurs de l'hiver 1962 - 1963.

Afin de préserver le capital ainsi investi et de veiller au maintien d'tm. niveau de service élevé, il a été mis en place lllle politique d'entre-tien aussi préventif que possible, à partir de 1972.

Cette politique est surtout axée sur une surveillance périodique de l'état des chaussées au moyen d'appareils d'auscultation qu'il a fallu créer ou adopter aux chaussées modernes comportant des couches épaisses de maté-riaux traités.

Le présent article est consacré au développement de tous ces nouveaux moyens d'investigation qui opèrent tant dans le domaine structurel que dans le domaine des caractéristiques de surface des chaussées.

- 4 -

LA SITUATION ACTUELLE DANS LE DOMAINE DE L'AUSCULTATION

DES CHAUSSEES EN FRANCE

I - INTRODUCTION

Au cours de l'hiver 1962 - 1963, la France voyait son réseau rou-

tier se dégrader gravement, certains grands axes routiers se trouvant même

paralysés.

Pour éviter le retour à une telle situation, le pays s'est doté

d'un réseau routier bien adapté à l'agressivité du trafic lourd actuel et

aux nouvelles exigences des usagers en matière de confort et de sécurité.

Afin de préserver le capital considérable ainsi investi et un ni-

veau de service élevé de ces chaussées, la Direction des Routes a mis en pla-

ce une politique d'entretien préventif des chaussées neuves ou renforcées.

Cette politique d'entretien repose surtout sur une surveillance

périodique des chaussées, surveillance qui est exercée par les Laboratoires

Central et Régionaux des Ponts et Chaussées au moyen d'appareils d'ausculta-

tion à grand rendement destinés à évaluer l'évolution des caractéristiques

structurelles et superficielles des chaussées.

II - LES APPAREILS A GRAND RENDEMENT

Pour les caractéristiques structurelles, les Laboratoires disposent

des différents types de déflectographes, appareils qui mesurent la déflexion

en continu à la cadence de quelques 10 000 mesures par jour. La mesure est faite

en continu grâce aux mouvements de va et vient d'une poutre de mesure sous le

camion. Il existe plusieurs types de déflectographes adaptés aux différents

niveaux de déformabilité des chaussées. La dernière version est le déflecto-

graphe 04 (photo n° 1) destiné aux chaussées très peu déformables.

- 5 -

1 1 '

Figure 1 - Le déflectographe 04

Ce type de chaussée constitue l'essentiel des chaussées neuves

ou renforcées du schéma directeur f~ançais. Aux faibles déflexions sont asso-

ciées des zones d'influence très étendues des charges rendant toutes mesures

de déflexion problématiques avec des moyens classiques de type poutre Benkel-

man, par exemple. Pour pallier ces difficultés le déflectographe 04 est équi-

pé d'une poutre de mesure dont la géométrie fait l'objet de la figure 2.

- 6 -

L

1 A

A

r 6750 ,J 1 B ' 1 } c !4250 2550

1

1

1 cb 1 1 B : c

B c

1zéro de ta chaussée 1 1

Figure 2 - Géométrie de la poutre du déflectographe 04

Cette solution est en fait un compromis. Les patins de mesure c

se trouvent obligatoirement en début de mesure dans la zone ,ci• influence de

l'essieu arrière. Pour compenser cette perte de déflexion d0 , la position du

point avant A a été choisie de telle façon que le mouvement de ce point A,

au cours de la mesure, confère au plan de référence BAB une rotation qui ma-

jore la déflexion d'une quantité à peu près égale à la perte initiale, d 0 •

Des mesures comparatives effectuées avec des moyens de référence

absolus ont permis de vérifier la bonne précision de ce système dans le do-

maine des très faibles déflexions.

Les autres performances des déflectographes 04 sont sensiblement

les mêmes que celles des versions antérieures quoiqu'il faille encore signa-

ler une évolution actuelle de la chaîne d'acquisition de données avec l'ins-

- 7 -

tallation, à bord des déflectographes, de micro-ordinateurs capables d'ef-

fectuer in situ un traitement élaboré des mesures.

Actuellement, 11 déflectographes 04 sont en service sur le terri-

taire.

Un second appareil à grand rendement, indicateur d'une évolution

structurelle est le GERPHO (photo 3)

Photo 3 - LE GERPHO. Groupe d 'Examen Routier par Photographie

Cet appareil effectue un relevé photographique continu de la

surface de la chaussée sur une largeur de 4,60 m. Il est équipé d'une camé-

ra à défilement continu asservi à la vitesse du véhicule.

- 8 -

Le schéma de principe de l'appareil fait l'objet de la figure 4

Asservissement caméra

CMn.,• .trn'O 1ysmn

Asservissement lumière

Lig/lt.,... -Avence du rtlm

V y liJ 200

Film rumtinf

Olophr191N ,

,:1 ~tln

En ce qui concerne les caractéristiques superficielles, il existe

un appareil destiné aux mesures d'uni à la vitesse de 72 km/heure. Il s'agit

de l'analyseur du profil en long, l'APL 72, constitué par deux remorques de

mesure tractées par un véhicule rapide (photo 5)

Photo 5 l'APL 72 Bitrace

Chaque remorque est constituée d'une roue palpeuse en contact avec

la chaussée et la mesure consiste à enregistrer les débattements angulaires

du bras porte-roue de la roue palpeuse par rapport à une référence ma.tériali-

sée par un pendule horizontal lent. Ce principe de mesure est schématisé par

la figure 6 :

6

Figure 6 - Principe de la roue palpeuse de l'APL 72

- 10 -

L'exploitation des mesures ·ë.boutit à une note d'uni donnée dans

trois gammes de longueur d'onde par sections de 200 m de chaussée.

Au niveau des mesures d'adhérence à grand rendement, il est fait

appel à un appareil d'origine britannique, le SCRIM ( Sideway Force Coefficient

Routine Investigation Machine) qui mesure à 60 km/heure le coefficient de

frottement transversal (C.F.T.) avec un pas de 20 mètres. L'essai consiste

à mesurer la réaction transversale (force perpendiculaire au plan de la roue)

d'une roue bloquée faisant un angle de 2og avec la trajection du véhicule

porteur. L'essai est effectué sur chaussée arrosée avec une roue équipée d'un

pneu lisse. (photo 7)

Photo 7 Le SCRIM Appareil de mesure de l'adhérence

Là aussi les résultats sont enregistrés sur support informatique

~our traitement immédiat à bord ou traitement différé au laboratoire.

L'interprétation des mesures réalisées avec certains des appa-

reils décrits précédemment exige une bonne connaissance des caractéristiques

géométriques de la route, de son environnement et de ses équipements. A cette

fin, il existe deux autres appareils à grand rendement.

Le premier est le dispositif Gyros constitué essentiellement par

une plate-forme gyroscopique d'avion (type Mirage III) embarquée dans unvéhi-

cule dont la suspension est bloquée en cours de mesure. La plate-forme fournit

en permanence les angles cte cap de roulis et de tangage, les données étant

enregistrées sur bandes magnétiques. La vitesse de mesure est de l'ordre de

25 km/heure. Le traitement sur ordinateur permet de restituer les profils en

- 11 -

long des tracés en plan, les devers, le calcul des distances de visibilité,

les zones d'accumulation d'eau, etc •..

Le second appareil, le Cameroute, permet lui de relever l'environ-

nement et les équipements de la route tels qu'ils sont vus par le conducteur.

L'appareil effectue un relevé photographique systématique de la route à un

pas constant choisi entre 10 et 50 m. Pour cela le Cameroute est équipé d'une

caméra grand angle munie d'un chargeur de grande capacité. Ce dispositif per-

met notamment le relevé de la signalisation horizontale, de la largeur des

voies de circulation, de la nature et de la largeur des accotements, etc •..

III ~ UTILISATION DES APPAREILS A GRA..~D :RENDEMENT

Les modalités d'utilisation des appareils à grand rendement, dans

le cadre de l'entretien, sont les suivantes :

- Le point zéro : C'est l'auscultation d'une chaussée neuve ou

renforcée au début de sa mise en service. Le point zéro permet d'apprécier

les caractéristiques initiales d'une chaussée qui serviront de référence

pour les auscultations ultérieures. Le point zéro consiste aussi à regrouper

le maximum de renseignements sur les conditions de mise en oeuvre, les épais-

seurs, etc ...

Cette masse de renseignements que constitue le point zéro est un

apport précieux pour les études ultérieures que pourrait nécessiter l'évolu-

tion de la chaussée.

- La surveillance systématique de routine. C'est de loin l'utili-

sation principale des appareils d'auscultation à grand rendement. En principe

les mesures de déflexion sont effectuées tous les 4 ans, les mesures d'uni au

même rytlune et les mesures d'adhérence tous les 2 ans.

La surveillance de routine permet de détecter l'évolution anormale

d'un indicateur d'état (déflexion, note d'uni, CFT, dégradations) et cela dé-

- 12 -

clenche sur la section concernée un autre type d'auscultation dite ausculta-

tion fine ou pathologique.

Cette auscultation fine a pour but de déterminer les causes de

l'anomalie constatée et éventuellement en apporter le remède en donnant la

nature des travaux à effectuer.

Dans ce domaine de l'auscultation pathologique, les laboratoires

disposent d'un nouvel arsenal de moyens adaptés à tel ou tel problème. Parmi

les dernières innovations, il faut citer :

- Les mesures de l'ovalisation permettant d'obtenir les mêmes ren-

seignements que ceux que fournirait une jauge de déformation noyée dans le

corps de chaussée.

L'essai d'ovalisation consiste à mesurer les variations de diamè-

tre d'un trou de carottage lors du passage d'un essieu de 13 tonnes. Ces va-

riations de diamètre dans les directions longitudinale, transversale et obli-

que se font au moyen d'un support de capteurs de déplacements qui est mis

aisément en place dans le trou de carottage.

Le schéma de principe de la mesure fait l'objet de la figure 8

- 13 -

Transducer slaved to movement of load

Displacement transducer power.supply and indication unit with analog di play

Programmable mea uring unit

Disp!acementtr nsducer on support

Recorder

"Load moveiœnt measurement '-~~~power supply unit

Figure 8 - Schéma de 1 'appareillage de mesure d'ovalisation

A l'aide de modèles mathématiques moyennant certaines approxima-

tions on détermine les déformations EL et ET qui se produiraient en l'ab-

sence de cavité.

Des mesures comparatives effectuées avec des jauges noyées dans

la chaussée ont aboutit à des résultats très voisins.

- Le Collographe, appareil d'auscultation dynamique en continu

dont le but est la localisation de défauts dans un corps de chaussée comme

les décollements entre couches, la fissuration, ou des décohésions très

limitées dans l'espace (photo 9)

- 14 -

Photo 9 - Le Collographe

L'appareil peut également mettre en évidence des variations d'é-

paisseur du co~ps de chaussée ou de qualité mécanique des matériaux consti-

tuant ce corps de chaussée.

L'appareil est dérivé d'un petit compacteur vibrant qui sert d'é-

metteur, la vibration étant transmise à la chaussée par l'intermédiaire de

bandages souples. Le signal est capté par un capteur roulant à une trentaine

de centimètres devant la charge vibrante. Ce signal est filtré puissamment

par un dispositif calé sur la fréquence d'émission. A l'aide d'un enregis-

treur, asservi au déplacement du Collographe, on visualise une tension con-

tinue dont le niveau est proportionnel à la déflexion dynamique.

Le Collographe fonctionne à 50 Hz à un effort dynamique crète de

3000 Newton environ. Suivant les états de surface des chaussées la vitesse

de mesure de l'appareil est comprise entre 1 et 4 km/heure.

- 15 -

Le Collographe est essentiellement utilisé dans le domùine qua-

litatif pour le repérage de défauts dans un corps de chaussée, défauts qui

ne se sont pas encore manifestés en surface.

L'exemple de la figure 10 en est une illustration.

L'intérêt essentiel du Collographe réside dans le fait qu'il ef-

fectue une auscultation intégralement en continu et qu'il met en évidence

des défauts qui ne sont pas décelables par les simples mesures de déflexion.

4 Collographes sont actuellement en service en France.

- Le vibreur haute cadence (photo n° 11) qui par un moyen non

destructif permet de déterminer les caractéristiques mécaniques in situ et

les caractéristiques géométriques d'un corps de chaussée, ceci en l'espace

d'une minute.

Figure 11 - Le vibreur haute cadence

- 16 -

10m

10m

l 10m

Figure 10 - Exemple d'utilisation du COLIDGRAPHE dans le cadre de

la détection de défauts non encore apparus en surface.

! ! l l ETAT DE FISSURATION AU MOMENT DE L'ESSAI LE 29/05/80

-----.. ·-····· . . .. . .................... -......................... ·-·

RESULTATS DE L'ESSAI LE 29/05/80

1 ! ! ! 1 ETAT DE FISSURATION 2 ANS APRES LE 10/0 2/ 8 2

- 17 -

Le vibreur haute cadence est constitué par deux capteurs et d'un

vibreur qui effectue un balayage rapide en fréquence dans la gamme 600 -

10 000 Hz~ au pas de 20 Hz. A chacune des quelques 500 fréquences utilisées

on mesure le déphasage ~~entre les deux capteurs, ce qui permet d'associer,

à chaque fréquence, une longueur d'onde et une vitesse de propagation. L'es-

sai qui ne dure guère plus d'une minute et est entièrement automatisé par un

transféromètre associé à un calculateur qui restitue les résultats sous la

forme habituelle des courbes de dispersion, vitesse de propagation en fonc-

tion de la longueur d'onde.

- L'inclinomètre destiné surtout aux mesures de rayon de courbure.

Il s'agit simplement d'un capteur sismique délivrant une tension

proportionnelle à l'angle qui fait la structure, sur laquelle il repose, par

rapport à l'horizontale. La résolution de ce capteur étant de l'ordre de la

seconde d'arc, on obtient aisément avec celui-ci la courbe dérivée première

de la ligne d'influence d'un jumelage de 6,5 tonnes. On obtient ainsi par

lecture pratiquement directe le rayon de courbure et, par intégration, la

déflexion.

Pour les caractéristiques de surface, toujours dans le domaine de

l'auscultation pathologique, parmi les dernières innovations, on peut citer :

- Le Drainoroute qui mesure en continu la drainabilité superfi-

cielle d'un revêtement.

Le principe du Drainoroute est schématisé sur la figure 12

- 18 -

-~~-----~·----------- ---------- ------- -

Travel

j une tian plate

swivel arm

pavement

Water supply line

Nozzle

.Pad

~' :;::.,· ...... " ..... _..:,.· ..... ,

- L'orniéromètre (photo 13)" est composé par 7 roues palpeuses

réparties dans le sens transversal sur une largeur de 1,61 m. La mesure

consiste à déterminer, tous les 20 mètres de chaussée, la différence d'al-

titude entre la roue la plus basse et la roue la plus haute. L'objectif

n'est pas un relevé précis des profils en travers mais la détection rapi-

de de zones à uni transversal insuffisant. L'appareil est actuellement au

stade du prototype, la vitesse de mesure visée étant 60 km/heure.

Figure 13 - L'orniéromètre

Outre les applications opérationnelles des mesures à grand ren-

dement dans le cadre de l'entretien, il faut citer l'alimentation d'une

banque de données routières qui collationne tous les résultats de mesure

et les classe par itinéraire, les informations étant complétées par des

indications concernant le trafic, les accidents, la structure des chaussées,

etc ...

- 20 -

Actuellement l'application la plus importante de cette banque de

données routières est la restitution sous forme de schémas itinéraires tra-

cés automatiquement de la totalité des renseignements concernant la route.

Ces schémas itinéraires constituent l'outil de travail des ingé-

·nieurs routiers chargés de la surveillance et de l'entretien des chaussées

du réseau routier français.

IV - CONCLUSIONS

La connaissance de l'état du réseau routier à une date donnée,

tant au plan structurel qu'au plan des caractéristiques de surface est main-

tenant une réalité grâce à l'utilisation des appareils d'auscultation à

grand rendement.

A partir des résultats de mesure, suivant une méthodologie d'in-

terprétation on peut dire que tel ou tel itinéraire est bon, mauvais ou en

train d'évoluer. Eventuellemen~ toujours à partir des résultats fournis par

les appareils à grand rendement,on déclenchera des auscultations de type

pathologique limitées à quelques sections représentatives de l'itinéraire

pour préciser le diagnostic.

Ceci est un premier point pratiquement résolu.

Un autre problème intéressant au plus haut point les gestionnaires

d'un réseau routier est de connaître ce que l'on peut définir sous le terme

de "capacité restante''. d'une chaussée en bon état apparent. Cela relève cette

fois de moyens d'auscultation plus analytiques et ceci d'autant plus que l'on

a affaire à des structures composites. Certains appareils intervenant dans

le cadre de l'auscultation pathologique et décrits dans cet article peuvent

déjà répondre au problème mais il est certain qu'il reste beaucoup à faire

dans ce domaine. Ceci suppose encore des efforts de recherche nonnégligeables

- 21 -

aboutissant à des appareils de complexité croissante utilisant de nouveaux

principes physiques et des technologies très évoluées (laser, micro-ondes,

radar, chocs ... ).

Toutes ces directions font l'objet d'actions de recherche ac-

tuelles.

- 22 -

UTILISATION DES MESURES D'APPAREILS

D'AUSCULTATION POUR L'ETUDE DES RENFORCEMENTS

DES CHAUSSEES FRANCAISES

Jean-Pierre MARCHAND

Jean-Pierre MARCHAND

Ingénieur E.N.P.C. Section Mécanique des Chaussées Division Structures et Caractéristiques des Chaussées Laboratoire Central des Ponts et Chaussées Centre de Nantes - B.P. 19 - 44340 BOUGUENAIS

Résumé

La méthode d'auscultation des chaussées françaises, avant travaux, se déroule en quatre phases :

1. Recueil des informations à caractère continu et report sur le schéma d' i tinérài re.

2. Analyse de ces informations et découpage en zones horoogènes.

3. Choix et étude des sections témoins.

4. Analyse des informations recueillies sur sections témoins.

Si la démarche est analogue pour les chaussées semi-rigides et les chaussées souples, la troisième phase - réduite pour ces dernières - est indispensable pour les chaussées à assises traitées car elle conditionne la connaissance de la structure et de l'origine des dégradations.

Dans cet article la mesure de la déflexion est considérée comme cri-tère d'homogénéïté en vue du découpage en zones ; étant toujours un indi-cateur de mauvaise qualité, elle nécessite en plus une analyse visuelle poussée dans le cas de structures traitées.

P'our ces types de chaussées, l'auteur présente deux essais complémen-taires (le vibreur léger et la mesure du produit Rd) qui, grâce à l'expé-rience acquise en France, permettent d'avoir des renseignements sur les zones fragiles pour l'établissement d'un diagnostic.

L'examen simultané de tous ces résultats d'essais est facilité par une "grille de référence" qui fait partie d'un document de synthèse appe-lé fiche d'analyse.

- 24 -

I. Introduction

En France, l'examen d'une chaussée relève d'un des cas sui-vants

a) une auscultation de caractère général qui fournit une ap-préciation de l'état global d'un réseau routier

b) une auscultation de type pathologique qui établit une des-cription clinique d'un itinéraire donné avant travaux ;

c) une auscultation préventive qui devient un outil de détec-tion des premiers signes de dÉgradations des chaussées neuves ou ren-forcées.

Pour chacun de ces types d'auscultation, le poids accordé aux différents paramètres n'est pas le même. Présentement, on a retenu de décrire l'auscultation pathologique car elle requiert une analyse complète et parce qu'elle conditionnera la nature des travaux ult~rieurs.

2. Méthodologie d'auscultation des chaussées françaises

Les nombreuses routes auscultées en France et les grands tra-vaux de renforcement réalisés depuis une quinzaine d'années ont con-duit à dégager des principes d'auscultation qui ont été mis progres-siveme.,nt au point [a] [11].

La méthode du réseau des Laboratoires des Ponts et Chaussées comprend quatre phases.

2.1. Première phase Recueil des informations à caractère continu. Pendant cette première phase on procède :

- au recueil des renseignements sur l'historique de la chaussée, à la mesure de la déflexion avec le déflectographe,[2]

- aux observations sur l'environnement de la chaussée, - au relevé des dégr~cations.

A ce stade, il existe une méthode codifiée qui propose des rè-gles d'identification et de classement des dégradations : le catalo-gue de dégradations des chaussées [12]. Ce relevé peut se faire selon les cas, manuellement ou semi-automatiquement à l'aide du GERPHO (Groupe d'Examen Routier par Photographie) {3]

Pour faciliter l'exploitation de toutes ces informations et mettre sous une forme homogène les études effectuées par les diffé-rents laboratoires, un document de travail type a été conçu : le sché-ma d'itinéraire (fig. 1). Dans ce document sont reportés sous forme synthétique les renseignements sur la géométrie, la déformabilité sous charge, l'entretien, l'état visuel et la structure de la chaus-sée.

En outre, pour les chaussées souples ces renseignements sont complétés par des sondages (un tous les kilomètres).

2.2. Deuxième phase : Analyse des informations à caractère continu :

Dans l'optique d'une réalisation des travaux par zones, on vi-se à réaliser un découpage de l'itinéraire en tronçons homogènes par leurs paramètres.

Dans ce but des critères de jugement ont été choisis. Ils font

- 25 -

1

...... ,

1

oeS:UIYATIONS

TRAl'IC

} , .. ~,., ~ .. ._ ...... ~ ... .__ 311 ~ -

•

Fig. l

i i

Schéma d'itinéraire.

1

6 '

-1--- - - -- ·-- --··--a9Yht .. lff l"'°""t:ICL ..

: ...

i

26

~ ...... J.~ __.... lll't •1.Ja1ic&0r•

1,_.. ... 1

L~-·

1

1

1

1

J •

intervenir l'état de dégradation de. la chaussée (aspect visuel), sa qualité mécanique (déflexion), son adéquation au trafic (stru~ture théorique). Pour chaque critère et pour les différentE types de chaussées, des seuils limites ont été définis afin de pouvoir attri-buer à la chaussée une appréciation (bon, moyen.mauvais) qui permet de la juger. Après cette classification on procède à l'établissement de zones "considérées comme homogènes" sur des longueurs de 2 à 5 km.

Chaque section homogène est ainsi caractérisée par :

- une définition de la composition de la chaussée et une idée de son comportement à partir des observations externes.

- lEs types de problèmes qu'elle pose et qui nécessitent une connais-sance plus grande de la structure pour mieux expliquer son comporte-ment.

2.3. Troisième phase : Choix et étude des sections témoins.

Cette phase est généralement réduite pour les chaussées sou-ples, car elle se limite le plus souvent à l'examen des points singu-liers ou au contrôle de la représentativité de la mesure de déflexion.

Par contre, elle est d'une grande importance pour les chaus-sées semi-rigides car elle permet

-deprocéder aux vérifications nécessaires sur la structure réellement en place.

- de réaliser les investigations permettant d'apporter des éléments de répoGse aux questions que l'on se pose dans le cas de chaque sec-tion homogène.

Dens tous les cas il faut faire appel à des observations in-ternes ou des essais spécifiques à chaque problème.

Ces essais spécifiques ont un caractère ponctuel et amènent à choisir des cections courtes d'environ 500 m - appelées sections témoins - dans les sections homogènes.

Parmi les essais les plus couramment utilisés pour l'étude d'une section témoin on peut citer :

- la mesure du rayon de courbure et du produit Rd [ 1 J, - le mesure de rigidité au vibreur léger [7] - le carottage et l'examen des carottes.

A ce stade de l'étude, on rassemble tous les résultats des essais ponctuels pour porter un jJgement sur la zone homogène.

2.4. Quatrième phase Analyse des iGformations recueillies sur les sections.

L'examen simultané des résultats ponctuels permet d'expliquer le bon ou le mauvais comportement de la chaussée et de déceler les raisons des défauts éventuels. On repère les paremètres qui mettent le plus· en évidence le défaut ou son explication, et on vérifie que les jugements portés sur eux sont bier. identiques sur la section té-moin et la zone homogène.

Parmi les critères de jugement cités précédemment, la défle-xion joue un rêle particulier car elle est le critère de déformabilité le plus commode à appréhender.

- 27 -

3. Utilisation de la déflexion

Si la mesure de la déflexion est ancienne, son utilisation comme critère d'homogénéité remonte en France à 1965 et a été possi-ble grâce au déflectographe ; depuis cette date les Laborctoires des Ponts et Chaussées ont effectué plus de 200 COD km de mesures (fig. 2 et 3) avec actuellement plus de 30 déflectographes en service en Métropole .[9,1~

km

200000

...J 150000 1 1 r 100000

50000 -------.:: ""' -- -""' ,_... ""' "' ""' """ OOOOOQ 0 0 0 0 0 0 'J"\ 0 C'I. ..::r ...:;i N "° - -. ,.... - C'\ : ~ ~ :: ~ ?a

65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 OO

Fig. 2 - Nombre cumulé des kilomètres de mesures de déflexion (nombre de déflectographes en ser-vice) .

km

1500

10000

50CO

10 11 n n 1~ 15 16 n 78 79 80 anntts

Fig. 3 - Nombre cumulé des kilomètres renforcés dans le cadre des "renforce-ments coordonnés''.

Cette mesure est réalisée en bord de chaussée, de préférence dans les deux sens si les trafjcs sont différents, et avec certaines précautions :

- en dehors des périodes de gel car les valeurs de déflexion risquent d'être anormalement basses

- en dehors des périodes de fortes chaleurs ou de sécheresse car la portance du sol peut se trouver considérablement améliorée et non re-présentative d'un état normal.

Reportée sur le schéma d'itinéraire décrit précédemment, la déflexion est comparée avec les critères historiques visuel et struc-turel. C'est à ce niveau qu'il convient d'analyser différemment les mesures sur chaussées souples et semi-rigides.

3.1. Côs des chaussées souples

Obtenue de façon continue, la déflexion permet d'une part de déceler les points singuliers anormalement élevés, qui nécessiteront un traitement local, d'autre part de définir les zones homogènes. En effet, en supposant que dans une zone homogène la suite des valeurs est aléatoire et issue d'une population normale, la déflexion se dé-finit de deux manières

- par sa valeur caractéristique m+2a (moyenne+ deux écarts types), qui renseigne sur le couple support-chaussée

- ~ar sa dispersion qui permet le découpage en zone homogène,

D'une façon générale, on peut dire que la déflexion est un indicateur global de qu2lité et de comportement.

- 28 -

• dans le cas des chaussées souples traditionnelles la déflexion est un bon reflet du comportement du sol support.

• c'est un indicateur de mauvaise qualité : à des déflexions élevées correspondent généralement des chaussées insuffisantes en qutlité ou en épaisseur pour un trafic donné (la réciproque étant fausse).

Lors de l'opération ttrenforcements coordonnés'' qui a concerné tout le réseau rcutier national, des critères de choix avaient conduit à retenir les valeurs caractéristiques suivantes (dans les conditions de trafic françaises : 10 % de poids loures, trafic identique dans les deux sens).

Trafic (V/j) m+ 2 a (10- 2 mm)

> 6000 100

3000-6000 125

1500-3000 150

< 1500 200

Tableau I - Valeurs caractéristiques maximales de la déflexion en fonction du trafic pour le renforcement des chaussées souples.

A l'heure actuelle, l'évolution des structures et des maté-riaux utilisés a mené aux indications suivantes ~our les zones pouvant présenter des problèmes [14].

Trafic ( *) Déflexion (10- 2 mm)

750-2000 30-40

300-750 40-50

150-300 50-70

50-150 70-90

* ( )Trafic poids lcurds (en moyenne journa-lière annuelle) de la vcie la plus chari;ée pendant l'année de la mise en service.

Tableau II - Déflexion caractéristique en fonction du trafic pour les chaussées à couche de base traitée aux liants hydrocar-bonés.

- 29 -

3.2. Cas des chaussées semi-rigides

Comme dans le cas des chaussées souples, la déflexion est un indicateur de mao~aise qualité de l'assise traitée : à des valeurs élevées correspondent une mauvaise assise traitée. Mais compte tenu des valeurs de déflexion assez basses sur ce type de chaussée, il n'est pas opportun de raisonner sur la base des valeurs caractéristi-ques m+. 2cr au niveau d'un premier repérage. C'est plutôt l'analyse vi-suelle qui doit prédominer car les variations de l'amplitude et la régularité des signaux sont révélateurs de la qualité de l'assise traitée.

Dans le cas français, on a abouti aux règles suivantes pour le découpage en zones homogènes (tableau III).

Chaussées épaisses Epaisseur totale supérieure à 60 cm (1)

ou Assise traitée supérieure à 30 cm

Déflexion en un point Déflexion en un point Déflexion en un point inférieure à 20/100 mm comprise entre 20/ 100 mm supérieure à 40/lOOmm

et 40/100 mm

Risque peu probable Risque notable de problè- Mauvaisa assise trai-de problèmes dans mes dans l'assise trai- tée : portance et rigi-l'assise traitée tée : hétérogénéité, dé- dité insuffisantes, dé-

gradatio~s localisées, gradation par décohé-interfaces ••. si on

1

i

( 1) y compris l'ancienne chaussée dans le cas d'un renforcement. \

Autres chaussées Epaisseur totale inférieure à 60 cm(l)

ou Assise traitée inférieure à 30 cm

Déflexion en un point Déflexion en un point Déflexion en un point inférieure à 40/lOOmm comprise entre supérieure à 60/lOOmm

40/100 mm et 60/lOOmm

Risque peu probable Risque notable de pro- Mauvaise assise de problèmes dans blèmes dans l'assise traitée : décohé-l'assise traitée. traitée : toutes dé gr a- si on

dations possibles

(1) y compris l'ancienne chaussée dans le cas d'un renforcement.

Tableau III - Chaussées à assises traité~aux liants hydrauliques. Signification des mesures de déflexion au déflectographe 03.

Après ce découpage en zones homogènes, on procède à des essais complémentaires sur les sections témoins. En plus des carottages qui fournissent des indications précises sur la nature et l'épaisseur réelle des couches de chaussées et parfois sur les liaisons aux inter-faces de couches,il existe d'autres essais ponctuels.

- 30 -

1

4. Essais comolémentaires sur sections témoins

Parmi ces essais deux sont fréquemment utilisés

- la mesure du rayon de courbure et le produit du rayon de courbure par la déflexion (Rd).

- la mesure de rigidité au vibreur léger.

4.1. Produit Rd

Nous rappelons le fonctionnement théorique de cet essai qui se révèle particulièrement adapté aux chaussées semi-rigides.

Si on assimile une chaussée à assise traitée à un bicouche (fig. 4) défini par l'épaisseur H1 de l'assise (déterminée par carot-tage) et les modules E1 de l'assise et E2 du sol, il existe une rela-tion univoque entre le rapport E1 /E 2 et le produit Rd, pour les va-leurs usuelles d'épaisseur H1 (fig. 5).

0 T

0

.9.. 2

Fig. 4 - Schéma d'un bicouche.

Rd

w; ,----.,---.--.--:--.---...---...--,~.J.O ' N ~ I~

1,0

o,H

o, ~

.S. 10 20 )0

1 000

100

Cas des chaussées épaisses épaisseur totale supérieure à 60 cm

ou assise traitée supérieure à 30 cm

R (m)

CD

©

d 1 /IOOmm

zo JO 40 50 60 70

Zone 1 : Assises traitées de bonne tenue sur un support correct

Zone 2 : Assise traitée dégradée sur un support correct

A (rn)

CD

1 0 30

Cas des autres chaussées épaisseur totale inférieure à 60 cm

ou assise traitée inférieure à 30 cm

©

40 50 60 10 80 90 IOO

Zone 3 : Assise traitée douteuse

Zone 4 : Assise traitée et support défectueux

d l/lOOmm

100

Fig. 6 - Interprétation de la mesure du produit Rd : références pratiques.

R X d Indication m X 1/100 de mm

- support défectueux et corps de chaussée en mauvais état, ou

::::: 4 000 de - support de qualité moyenne et corps chaussée pollué

::::: 5 500 - corps de chaussée en bon état

> 8 000 - épaisseur importante de matériaux bitu-mineux ou couche traitée aux liants hydrauliques

Tableau IV - Tableau de référence des chaussées souples.

4.2. Vibreur léger

L'utilisation du vibreur léger dans les études de renforceme~t permet d'attribuer un critère de qualité aux matériaux de chaussée concernés (vitesse de Rayleigh) et de définir un critère "épaisseur utile de couches, d'une manière non destructive).

Son interprétation peut être délicate lorsqu'on rencontre des structures trop hétérogènes, des problèmes d'accrochage entre couches, des fissures, etc.

- 32 -

Grâce à l'expérience acquise en France, un étalonnage des va-leurs des vitesses de Rayleigh a été mis au point afin de juger de la qualité des matériaux mis en place (tableau V ). Il convient de no-ter que cet essai est mieux adapté aux couches traitées aux liants hydrauliques et n'a surtout qu'un aspect qualitatif pour les chaus-sées souples.

Nature du matériau

Grave traitée aux liants hydrau-liques (après délai normal de prise et de durcissement)

Sable traité aux liants hydrau-liques (après délai normal de prise et de durcissement)

Enrobé (à 15 °C)

Grave concassée

Grave naturelle

Vitesse de Rayleigh (m/s)

< 1400 1400 à 1700 > 1700

< 1200 1200 à > 1500

< 1200 1200 à > 1600

< 300 > 300

< 200 > 200

1500

1600

Etat présumé du matériau

mauvais moyen bon

mauvais moyen bon

mauvais - fissuré bon mauvais _surcompac-té

mauvais bon

mauvais bon

Tableau V - Tableau de référence pour le jugement de qualité des matériaux.

Nous pouvons également citer deux autres essais récents très prometteurs sur sections témoins :

- l'ovalisation [10Jqui permet de mesurer les variations d'une couche cylindrique (ovalisation d'un trou de carottage) au passage d'une charge lourde. Les résultats obtenus se traduisent en termes de dé-formations (ou de contraintes) dans les couches liées.

- le collographe [ s]qui est une charge vibrante roulante permettant une auscultation intégralement en continu. Cet appareil, en cours de diffusion depuis 1979 à des fins d'expérimentation plus complète, per-met le repérage des fissures de l'assise traitée qui n'ont pas enco-re traversé le revêtement et fournit une information quantitative sur la qualité de liaison entre l'assise et le revêtement.

5. Exemples d'utilisation des essais et seuils de références des assises traitées

Pour procéder à un examen simultané de l'ensemble des résul-tats d'essais, afin d'aboutir à un diagnostic fiable, une "grille de référence" a été dressée. Elle fait apparaître schématiquement les résultats de mesures d'essais (déflexion, produit Rd, vibreur léger, (carottage) au regard des cas types de dégradations éventuelles des assises traitéEs:

- assises traitées de bonne qualité

- 33 -

Chaussées épaisses Autres chaussées

-assises traitées déficientes dégradation sans perte de cohésion dégradation avec perte de cohésion (fig. 7) dégradation d'interface base-roule-ment sous dimensionnement (fig. 7).

© 0 Cm/o

] ~ O'!.GlllAOATION

AVEC \ l•c@. ~· PERTE oe - 1 COHESION 1. • c!

Pk log d 1/100m .lm dtfl•Jcion P•rlo1s suP41riftJr8 a eaurt>n d• dispenton mal •t•bli"

20/100 mm c .. ~ nu•9• d• points •n m.mj-.rr• pi1nie d•n• I• cm• eontnire vite .. de 40/100 mm CH 8 en zone © pt,111@ , puis@ RAYLEIGH

REFERENCES

l AUTRET,P., "Utilisation du produit Rd pour l'auscultation des chaussées à couche de base traitée", Bulletin de Liaison Labo. Routiers P. et Ch., n° 42, déc. 1969, pp. 67-80.

2. AUTRET ,P., "Evolution du déflectographe Lacroix. Pourquoi Bulletin de liaison des Laboratoires des P. et Ch, n° 60, juil.-aoat 1972, pp. 11-17.

? " . '

3 AUTRET, P., BOUTONNET, M. et RODRIGUEZ, M., "Groupe d'examen routier par photographie", Bulletin de liaison des Laboratoires des P. et Ch., n° 71, mai-juin 1974, pp. 11-21.

4 AUTRET, P., de BOISSOUOY, A., et MARCHAND, J.P., "ALIZE III Practice or how ta introduce experimental value obtained from the observation of in situ behaviour of materials and their mechanical properties measured in a laboratory into the theore-tical structural design model "Proceedings of the Fifth inter-national conference on the structural design of asphalt pave-ment, Delft, 1982 (à paraître).

5 BONNOT, J., AVTRET, P. et de BOISSOUDY, A., "Design of asphalt ove r 1 a y s for pavement" , Pro ce e ding s of the Four th internat ion a 1 conference on the structural design of asphalt pavement, Ann Arbor, Michigan, vol. l, 1977, pp. 557-588.

6 BOULET, M. et GRAMSAMMER, J.C., "Pavement survey as a mean ta define a road network preventive maintenance policy", "Procee-din s of the Fifth international conference on the structural design of asphalt pavement, Delft, 1982 (à paraître •

7 GUILLEMIN, R. et GRAMSAMMER, J.C., "Dynamic non-destructive testing of pavements in France", Proceedings of the third inter-national conference on the structural design of asphalt pave-ment, Grosvenor House, London, vol. I, 1972, pp. 1167-1178.

8 LCPC., Guide pour l'auscultation des chaussées à assises trai-tées aux liants hydrauliques, Paris, 1979.

9 LEGER, Ph.et AUTRET, P., "The use of deflexion measurements for the structural design and supervision of pavements" Proceedings of the third international conference on the structural design of as ph al t pave 111 en t , Gros v en e r Hou se , London , vol . I , 19 7 2 , PP. 1188-1205.

J 0 PEYRONNE, C. et KOBISCH, R., "L'ovalisation : une nouvelle mé-thode de mesure des déformations élastiques", Bulletin de Liai-son des Laboratoires des P. et Ch., n° 102, juil.-août 1979, pp. 59-72.

11 SAUTEREY,R. et AUTRET, P. (sous la direction de), Guide d'aus-cultation des chaussées so~les, Eyrolles, Paris, 1977.

12 SETRA-LCPC, Catalogue de dégradations de chaussées, Paris, 19 7 2.

13 SETRA-LCPC, Guide technique pour le dimensionnement des renfor-

- 35 -

cements de chaussées souples , Paris , 19 7 8 •

14 SETRA-LCPC, ~uide technigue pour l'entretien préventif du ré-seau routier national, Paris, 1979.

15 SIFFERT M., "Le fichier des déflexions des chaussées du ré-seau routier français", Bulletin de liaison des Laboratoires des P .. et Ch., n° 83, mai-juin 1976, pp. 127-136.

- 36 -

ÎRAITEMENT AUTOMATIQUE DES RESULTATS

DE MESURE EN CONTINU

APPLICATION AUX MESURES DE DEFLEXION

Michel du MESNIL-ADELEE

Jean PEYBERNARD

Michel du MESNIL-ADELEE Chef de la Section Mécanique des Chaussées Laboratoire Régional de Rouen Chemin de la Poudrière.,. B .P. 24 7 - 76120 LE GRAND QUEVILLY

Jean PEYBERNARD Ingénieur Section du Génie Physique Laboratoire Central des Ponts et Chaussées 58 boulevard Lefebvre - 75732 PARIS CEDEX 15

Résumé

L'article présente une méthode de traitement des enregistrements de me-sures en continu et son application à l'analyse des mesures de déflexion sur chaussées souples.

La méthode de traitement permet de découper l'enregistrement en "zones statistiquement homogènes". Pour ce faire, on émet l'hypothèse que dans une zone homogène la suite des valeurs du paramètre mesuré est distribuée suivant une loi de Gauss. La recherche des zones utilise une technique de dichotomie fondée sur les propriétés de composition de la variance.

A l'issue du traitement, l'enregistrement est donc découpé en un cer-tain nombre de zones que l'on caractérise par la valeur moyenne et l'écart type du paramètre mesuré.

- 38 -

1. INr~ODUCfION

Le rôle important dévolu au paramètre déflexion dans l'appré-ciation du comportement mécanique des chaussées souples a conduit les

laboratoires routiers français à améliorer depuis plusieurs années le

matériel de mesure et les moyens d'acquisition des données.

Si le développement des matériels, tel le déflectographe LACROIX

a été rapide, les méthodes d'eÀ-ploitation des mesures ont, par contre,

peu évolué.

Compte tenu, d'une part, du grand nombre de valeurs enregistrées

par journée de wBsures (de l'ordre de 6000 au déflectographe) et, d'autre

part, de la finalité de ces mesures, les utilisateurs sont contraints de

découper les enregistre~ents obtenus en zones élémentaires.

Si l'on esti~e, que le découpage doit être effectué sur des

valeurs brutes du paramètre enregistré, il peut alors, suivant les cas,

être réalisé à partir de différents critères :

- tous les x mètres

- suivant une distance à choisir et pré-affichée.

Ces critères, bien qu'objectifs, ne donnent pas toujours satis-

faction en raison de la validité statistiquecontestable des résultats

obtenus. En effet, les déflexions moyennes et les écarts-types calculés

sur chacune des zones élémentaires n'ont de signification que si les

échantillons sont issus de populations normales. De plus, on perd une

partie de l'infoYJ11ation en continu.

- 39 -

Pour éviter cet inconvénient, le technicien routier peut décou-

per l'enregistrement par zones lui semblant à priori homogènes. Outre le

caractère fastidieux d'tm tel travail, c'est son côté subjectif qui devient

alors contestable.

Pour tenter d'améliorer l'utilisation de ces moyens de mesure

et d'auscultation en continu et à grand rendement, la recherche d'tme

méthode objective de découpage des enregistrements continus en zones homo-

gènes nous a paru nécessaire.

C'est pourquoi, pour être pleinement efficace, l'effort concer-

nant les matériels a été complété par tme recherche sur des méthodes de

dépouillement automatiques et performantes.

Cor.ipte tenu de la nature des données, les outils classiques du

traitement du signal et de l'analyse statistique semblaient tout à fait

adaptés à l'eÀ'}Jloitation de ces mesures en continu.

/iussi, nous sommes-nous orientés vers la !'lise au point d'une

méthode permettant de détecter les variations du par

1. L'écart entre les valeurs moyennes du paramètre de deux zones succes-

sives soit significatif pour le contrôle réalisé ;

2. La dispersion du paramètre dans chaque z.one ait un sens.

Pour atteindre ces deux objectifs, il est nécessaire de disposer,

d'l.Ille part, d'lme méthode capable de déceler dans l'enregistrement les

variations significatives du paramètre mesuré, et, d'autre part, d'lm

critère d'homogénéité découlant d'l.Ill ensemble d'hypothèses sur la nature

statistique de la variable. considérée.

2.2. Technique du découpage en zones homogènes

2.2. 1. Critère d'hornDgénité et test associé

Le choix d'lm critère d'homogénéité repose sur lil1 certain nom-

bre d'hypothèses quant à la nature du paramètre étudié. Ainsi le résultat

de la mesure de la déflexion d'une portion de chaussée est lié à un no111bre

important de facteurs (nature et épaisseur de la structure de chaussée,

drainage, typologie du trafic routier, etc •. )

Etant donné le grand nombre de causes de variations de ce para-mètre et, compte tenu de l'expérience acquise, il nous a paru raisonnable

de faire l'hypothèse suivante :

Dans l.Ille "zone homogène" la sui te des valeurs de déflexion

observ~es est aléatoire et gaussienne.

Pour conclure qu'lme zone est homogène, il faut donc disposer

d'une méthode de test. Nous avons choisi le test du carré moyen des dif-

férences successives qui est particulièrement bien adapté à l'étude du

caractère aléatoire et gaussien d'une suite d'observations.

TEST DU CARRE :UYEN DES DIFFERE~ŒS SUCCESSIVES ===============================================

Soient n valeurs d'un paramètre xj ; 1 :s J '.:'. n

valeur moyenne des n obsenrations.

-X

- 41 -

-et x la

Si les résultats de n mesures supposés appartenir à une popula-

tion normale apparaissent de façon aléatoire, alors la quantité :

n-1 2 l (xj+1 - xj)

r = .l j=1

2 n

l (x. - X) 2 j=1 J

a une valeur probable égale à 1.

Une valeur de r nettement inférieure à 1 indique tme progression

continue des mesures des variations périodiques lentes ou des groupe:::ients

anormaux ; tandis qu'tme valeur de r nettement supérieure à 1 indique des

fluctuations rapides.

La variable r peut être considérée co:r.1J11.e aléatoire quand on

multiplie au hasard les prélèvements de n valeurs dans tme population normale.

Pour tme valeur den donnée, des tables fournissent les limites

r et r a 1-a telles que

Prob (r < r ) = Prob (r > r ) = au niveau de probabilité p= 1-a a 1-a

Si r ~ r ~ r 1 a -a la suite peut être considérée coI!lllle apparte-

nant à Lme population normale : on dira alors que la zone est homogène.

Si r < r on admettra que la sui te contient des variations lentes a

ou des groupef!",ents anonnawc.

Si r > r on dira

suit une loi nonnale réduite. A partir der on calcule u que l'on compare

aux limites u et u1 de la loi nonnale réduite. Cl -(l

Par suite, corrnne dans le cas précédent

Si u < u< u1 la suite appartient à une population normale a -a la zone

est homogène ;

Si u > u 1 -a on détecte des variations périodiques lentes ou des

groupements anonnaux ;

Si u < u a

on met en évidence des fluctuations rapides.

Re.ma/tq u.e. a Jte.ptLé-6 e.n:te. le. W q u.e. d 'a.6 6..lJt.me.tL à. J:.011.J:. q u.e.. la. -6 u..U:.e. n. 'e..oi:. pa6 ,{_).,,!Ju.e. d'll.Yl.e. popu...la.t.

Soit S la sorrane des carrés des écarts entre les mesures et

la valeur moyenne n s = l

j =1

S peut être décomposée en une somme de 4 tennes en fonction des

moyennes x et x des mesures dans les deux zones. 1 2

1ère zone i points 1 < j < i moyenne x1

2ème zone n-i points i + 1 < j < n moyenne X

i n X =1 l x. X --- l X·

1 J 2 (n-i) J j=1 j=i+1

i :1

s = l j =1

(X· J

2 - 2 x ) + I (x · · - x ) + i 1 . . 1 J 2

J=1+

1

Posons W = l j=1

Il

+ l (x. - x ) 2 1 2

j=i+1

t B ( - - -X ~; 2 + (n-1·) e = l X ,.,

Cx - x )-2 1

2

W représente la sorrane des carrés des écarts intra zone.

B représente la somme des carrés des écarts inter zone.

S est une constante pour un enregistrement donné, mais les valeurs de B et

1'! varient si i varie. Intuitivement, on comprend que le point i frontière

entre les deux zones correspond au maximum de la valeur du rapport B/W.

Exprimons B et \\' sous des fonnes différentes sachant que les

termes

p - 2 I (xk - x ) peuvent être décomposé'~ comme suit k=1

- 44 -

p p p p

l (xk - X) 2 = l xk 2 - p x 2 = l xk2 - ..!. ( ~ xk) 2 k=1 k=1 k=1 p k=1

alors

n 2 1 i 2 W = l xj - -:- ( L xj)

j=1 l j::1

B = n i 2 1 n 2

( l X.) 2 + ..!_ ( l X . ) + - ( l Xj.) n j=1 J i j=1 J (n-i) j=i+1

Si l'on fait un changement d'origine sur les variables initiales xj

en posant

Y· = xj - X (on centre les variables) J n i n

alors l Y· = 0 par suite l = -I J Y· j=1 j=1

1 j=i+1

Les expressions de il! et B deviennent

n w = l

j =1

B =

2 Y· J

i 2 _n_ ( l y.)

J i (n-i) j =1

y. 1

pour lm enregistrement donné = cte et

donc \Il = cte - g (i) et B = g (i) ..... i y.) 2 avec g (i) a ( l ---i(n-i) J j=1

- 45 -

n 2 ( l y.) J

= 0

Le rapport B est maximum si B est maximum et W minimum, donc g (i) est w

ma.x.imum.

La frontière entre les delLX zones est donc l'abscisse du point

pour lequel g (i) est maximum.

2.3. Algorithme du découpage en zones homogènes

L'algorithme de découpage en zones horrDgènes combine le critère

d'homogénéité et la méthode de découpage.

1ère étape : On applique le test d'homogénéité à l'ensemble de l'enregis-

trement. Si le test montre que la suite des mesures répond au critère d'ho-

mogénéité, on passe à l'enregistrement suivant, sinon on débute la 2ème

étape.

2ème étape : Si le test indique que l'enregistrement contient des varia-

tions lentes ou des groupements anomaux, on met en oeuvre la méthode de

découpage.

Pour lil1 enregistrement contenant n mesures, on calcule les

valeurs des n-1 fonctions g(i)

g(i) = Il ~ i (n-i) j =1

2 y. ) J

~ i~ n-1

x. valeur mesurée J

-x valeur moyenne des mesures

L'enregistrement est découpé en deux ~ones, la limite entre les

deux zones correspond au point i tel que g (i) est maximum.

1ère zone i points coT11pris entre les abscisses 1 et i.

2ème zone n-i points coJî1Pris entre les'abscisses i+1 et n .

. 3ème étape·: 0n applique le test d 'hoT'logénéité aux delLX zones détenninées

précédernrr.ent.

- 46 -

Si les zones répondent au critère d'homogénéité, on arrête le

traitement, sinon elles sont redécoupées, on retourne donc à l'étape 2

en posant :

pour la 1ère zone z. J = Y· J - Y1 '

1 'S· j ~ i

Y1 valeur moyenne des Y· J dans la zone

pour la 2ème zone z. = Y· - y i + ~ j ~ n ' J J 2

Yz valeur moyenne des Yj dans la zone 2.

L'algorithme conduit donc à un découpage de l'enregistrement

en zones homogènes au sens du critère que nous avons défini, c'est-à-dire

que dans chaque zone, la suite des valeurs du paramètre peut être consi-

dérée au risque a comme aléatoire et appartenant à·lll1e population normale.

Chaque zone est caractérisée par le; valeurs de ses abscisses, la valeur

moyenne et l'écart-type.

3. APPLICATION DE LA HETHODE

3. 1. Rappel sur la méthodologie des études de renforcement des

chaussées souples.

La mesure de déflexion joue lll1 rôle important dans le choix de

la solution de renforcement d'lll1e chaussée. Dans 80 % des cas, elle traduit

fidèlement le comportement mécanique d'lll1e chaussée souple; la nesure étant

réalisée en continue, elle devrait faciliter l'identification des sections

de chaussées relevant de la même solution de renforcer.ient.

Cepend.:1.Ilt ce serait lll1e erreur d'utiliser seuleIT~nt la mesure

de déflexion pour décider du renforcement à réaliser, car, d'lD1e part, cett

mesure traduit lll1 état mais ne l'explique pas et, d'autre part, dans 20 %

des cas elle n'est que peu ou pas liée au comportement mécanique de la

chaussée.

L'étude du renforcement d'une chaussée utilise l'ensemble de

dorJ1ées suivantes

- l 'estin:ation de la portmce de la chaussée par la mesure de la

Jéflex:ion au défl ectographe L\CROIX

- 47 -

- le relevé des dégradations de surface par examen visuel;

- l'étude de la constitution du corps de chaussée et du sol support

par sondage ;

- l'analyse de l'entretien pratiqué sur la chaussée depuis sa construc-

tion ou son dernier renforcement;

- la typologie du trafic routier (nombre et charge des véhicules).

Ces paramètres sont reportés sur lill document de synthèse appelé

schéma itinéraire.

A partir de ce doctnnent, on aborde la phase d'étude du dimension-

nement du renforcement, qui consiste à détenniner les portions de chaussées

susceptibles de recevoir le même renforcement, tant du point de vue de

l'épaisseur à mettre en oeuvre que de la technique à utiliser.

DépouilleMent des mesures de déflexion

Le dépouillement des mesures de déflexion doit conduire à

l'identification de portions de chaussées homogènes en comportement mécani-

que sous une charge. On qualifie alors chaque zone par sa déflexion caracté

ristique qui est égale à la déflexion moyenne dans la zone plus 2 fois

l'écart-type.

Précéderrnnent, on exploitait les mesures de déflexion en calculant

la déflexion caractéristique sur des sections de 200 mètres par pas glis-

sants de 20 mètres. nutre le fait que cette méthode de traitement lisse

très fortement les informations contenues dans l'enregistrement continu

et cache donc les singularités locales, elle ne résoud pas le problème

de l'identification objective des sections homogènes en comportement

mécanique.

La méthode d'exploitation des mesures que nous proposons, utilise

complètement l'information en continu et conduit à un découpage de l'itiné·

raire en zones homogènes en comportement car dans chaque zone les valeurs

de déflexion appartiennent, au seuil de risque fixé dans le test d'homogé-

néité, à une même population statistique.

- 48 -

Par suite, le choix de la valeur a du seuil de risque du test

d'homogénéité est essentiel et conditionne la qualité des résultats donnés par la méthode. En effet, une valeur trop grande de a conduit à un décou-

page en un très grand nombre de zones de longueurs réduites, pour lesquelles

des solutions de renforcement différentes ne s'L~posent pas compte tenu

des faib}es écarts entre les valeurs des déflexions caractéristiques. A

l'opposé, une valeur trop faible de a ne permet pas de déceler finement

les variations du paraI'l.ètre mesuré, notamment les singularités locales et

conduit à un découpage en un petit nombre de zones de grandes loni3Ueurs et

d'écarts types élevés.

Des essais pratiques a partir de mesures réelles déjà exploitées

par les méthodes antérieures ont permis de choisir la valeur de a adaptée

au traitement des mesures de déflexion, soit a= 0,001.

Un exemple de traitement d'un enregistrement de mesure de déflexion est présenté figure 1.

3.3. Exploitation des mesures de déflexion découpées en zones

homogènes.

Le traitement des enregistrements de déflexion par la méthode de

découpage en zones homogènes conduit à une interprétation rigoureuse et

objective des mesures.

L'exploitation de l'enregistrement découpé en zones homogènes

reste simple et consiste à calculer la valeur de la déflexion caractéris-

tique dans chaque zone. ;'-·fi'lis cette méthode de traitement des données ne

donne pas d'information sur l'état de la structure. Aussi la recherche des

solutions de renforcement reste le fruit de l'analyse combinée de l'ensemble

des facteurs qualifiru1t la chaussée : état de surface, nature de la structur

entretien, typologie du trafic et déflexion caractéristique.

4. CONCLUSIONS

La méthode de traitement que nous venons de présenter répond bien

aux critères de rigueur, d'objectivité et d'efficacité que nous nous étions

fixés et constitue donc un outil supplémentaire d'aide à l'interprétation

des enregistre~:ients de mesure de la déflexion.

- 49 -

Outre les mesures de déflexion, cette méthode est utilisée

depuis le début de l'année 1981 pour le traitement des enregistrements

de mesure de densité (contrôle du compactage) et nous étudions actuelle-

ment ses possibilités d'emploi pour le dépouillement des mesures de l'uni

et du coefficient de frottement trffilsversal.

De part son principe, cette méthode peut être appliquée à des

données autres que celles fournies par les appareils à grand rendement

et dans d'autres domaines que celui de l'auscultation des chaussées, pourvu

qu'elles présentent t.m caractère aléatoire. Cependant, il faut dans chaque

nouveau domaine choisir t.m critère d'homogénéité adapté au type de mesures

considéré.

Cette méthode de traitement des données présente d'autant plus d'intérêt

- que le nombre de mesures est important, rendant l'exploitation

manuelle longue et fastidieuse ;

- que les résultats des mesures sont enregistrées sur un support informatique.

- 50 -

I:IGIJR.E J - Exe1nple de trai.temen.t d'un enregistrement de déflexion par Li méthode de découpage en zones homogènes longueur de chaussée auscultée : 1300 mètres.

\Jl

Les traits indiquent les limites des zones - les traits pointillés courts indiquent la valeur moyenne

Les traits pointillés longs indiquent plus ou moins un écart type.

350.

280.

210.

140.(}

-------

?0.

• 60 100 160 a00 860 ;300 350