Numerical simulation of the response of a reinforced wall to a high speed train passage

Abstract

The dynamic response of a mechanically stabilized earth wall to the passing of a high-speed train is modelled using the finite element method. A three-dimensional analysis is carried out, using a specific framework that allows performing the analysis with a moderate computational effort. In the first place, a so-called multiphase approach is used to take into account the reinforcing strips. The moving load is taken into account by performing the calculation in a mobile referential using the properties of symmetry of the train cars and a simplifying assumption of periodicity for the whole train. We also assume a steady state. A partial validation of the approach is obtained by means of a comparison with an analytical solution. The quick increase in displacements induced by the train passing when the speed comes close to the celerity of Rayleigh waves clearly appears in the results. The vertical displacements, vertical stresses in the backfill,tensile forces in the strips and the influence of the stiffness of the soil are discussed.La réponse dynamique d'un mur en sol renforcé au passage d'un train à grande vitesse est modélisée par éléments finis. Une analyse tridimensionnelle est effectuée, dans un cadre spécifique qui permet de faire le calcul pour un cout de calcul acceptable : d'une part, on utilise le modèle multiphasique pour prendre en compte les armatures ; d'autre part, on prend en compte le déplacement de la charge en effectuant le calcul dans un référentiel mobile ; enfin on tire parti des propriétés de symétrie des voitures et on fait une hypothèse simplificatrice de périodicité du train. On fait de plus l'hypothèse que l'on a atteint un régime permanent. Une validation partielle est obtenue par comparaison avec une solution analytique. L'augmentation des déplacements induits par le passage du train lorsque sa vitesse s'approche de la célérité des ondes de Rayleigh apparait clairement dans les résultats. Les déplacements verticaux, les contraintes verticales dans le remblai, les efforts de traction dans les armatures et l'influence de la raideur du remblai sont discutées