Comportement du ballast des voies ferrées soumises à un chargement vertical et latéral

L'augmentation des vitesses de circulation sur les voies ferrees classiques va conduire a l'utilisation de trains pendulaires. La pendulation de la caisse permet en effet aux trains d'aborder les virages a une vitesse plus importante, ce qui induit une plus grande force centrifuge (transversale par rapport a l'axe de la voie) qui doit etre reprise par la voie. La these presente un modele de prediction des defauts de voie verticaux et lateraux, se basant sur un modele existant de prediction des defauts de voie purement verticaux. Le modele comporte six degres de liberte par traverse: deplacement vertical, lateral et rotation selon l'axe du rail, pour chacun des deux brochets d'une traverse. L'apparition et l'evolution d'un defaut de voie modifient les efforts exerces sur le rail par la variation des surcharges dynamiques. Le principe du modele est de calculer a chaque passage de vehicule le deplacement elastique et residuel du ballast selon les degres de liberte consideres, sous les efforts exerces, et de predire l'evolution de la geometrie de la voie. La matrice d'influence de la voie est calculee par un modele elements finis, reproduisant une portion de voie d'une quinzaine de metres comportant sol, traverses, rails et ballast. Ce dernier est decompose en deux materiaux lineaires, elastiques, isotropes, de caracteristiques mecaniques differentes suivant sa compacite sous ou autour des brochets. Le tassement residuel du ballast a grand nombre de cycles est lie au deplacement elastique a travers deux lois de tassement vertical et lateral. Celles-ci ont ete identifiees experimentalement sur un banc d'essai a echelle reduite, constitue d'une traverse bi-bloc en beton noyee dans du ballast, sollicitee par un verin reproduisant le passage des trains. Le banc d'essai a egalement permis de determiner une loi de stabilite laterale a faible nombre de cycles et a mis en evidence un phenomene d'acceleration critique provoquant la desorganisation du massif de ballast.