Détermination expérimentale d'une loi de tassement du ballast des voies ferrées soumises à un chargement latéral

Abstract

Un banc d'essai à échelle un tiers représentant une portion de voie ferrée a permis de déterminer une loi de tassement latéral du ballast. Le dispositif expérimental est composé d'une traverse bi-bloc entourée de ballast et posée sur une couche d'élastomère ou de bois représentant le sol. Un vérin exerce un signal équivalent au passage d'un train. Deux similitudes ont été testées sur ce banc d'essai. La première conserve la masse volumique du ballast et le champ de contraintes sous les blochets, et la seconde conserve la masse volumique du ballast et l'accélération. Les mesures de tassement sont différentes dans les deux similitudes, ce qui nous permet de déduire le phénomène pertinent responsable du tassement : les vibrations. Nous avons identifié deux lois de tassement latéral du ballast : l'une valable après peu de cycles de chargement et l'autre adaptée à un grand nombre de cycles. La somme de ces deux lois permet de décrire le comportement global du ballast sous chargement. Ces lois sont en accord avec les mesures effectuées en voie.Mots clés : ballast, tassement, expérience, échelle réduite, voie ferrée. Abstract:A one-third scale bench test representing a portion of railway track has permited to determine a lateral settlement law of the ballast. The experimentation uses a two-block sleeper with ballast and with elastomeric or wood representing the soil. A jack exerts the same signal as the train. Two similitudes have been tried with the bench test. The first one conserves the volumetric mass of the ballast and the stresses just under the blocks, and the second one conserves the volumetric mass of the ballast and the acceleration. Measured settlements are different in the two cases of similitude. From this it may be deduced that one phenomenon is responsible for the settlement: vibrations. We have identified two laws for the lateral settlement of the ballast: one for a few cycles and another one for a lot of cycles. The sum of these two laws can describe the whole behaviour of the ballast. These laws are in accordance with the measurements made on track.

A contact-area model for rail-pads connections in 2-D simulations: sensitivity analysis of train-induced vibrations

“…The interval τ has been calculated as the time necessary to cover the transit of three sleepers. The sleeper distance used is 0, 65 meters, so τ has been calculated as 2, 3 m/V , being (3 • 0, 65 m) < 2, 3 m. Many studies [29,30,31,32,33,34] show how the ballast vertical settlement is proportional to the elastic deflection caused by each wheel pass and the number of applied wheel loads. Being ballast maintenance one of the most important costs for rail infrastructure operators, a sensitivity analysis of the sleeper deflection has been carried out.…”

On site mechanical characterization of the ballast state

“…By using a test bench with ballast at 1/3 scale, Bodin and Guerin [6,13] proposed settlement laws while Al Shaer [3] highlighted ballast fluidification for certain stresses. Lim [17,18] and Indraratna [14] characterized ballast degradation and proposed indicators to qualify the degree of ballast pollution.…”