Analyse vibratoire numérique et expérimentale d'un système couplé "voie ferrée–sol"

Abstract

Les conséquences de la circulation ferroviaire, en termes de nuisances environnementales (vibrations, bruits, pollutions diverses, ...) sont d'autant plus importantes que les vitesses des trains sont élevées. En ce qui concerne les vibrations, l'effet de cette vitesse est directement lié à son positionnement relatif vis-à-vis de celle des ondes se propageant dans le sol (en particulier, celle des ondes superficielles de Rayleigh). Pour des sols assez mous (argile, tourbe, ...), une vitesse d'onde de Rayleigh bien inférieure à 100 m.s^-1 est tout-à-fait possible, et dans ce cas, l'atteinte d'un régime super-Rayleigh est bien envisageable pour des trains circulant à grande vitesse. Cette situation se traduit par des déplacements importants au niveau du rail (supérieurs éventuellement à 12 mm), ne jouant pas sur le confort des passagers mais préoccupant pour la durée de vie de la structure.Cet article présente la mise en œuvre numérique d'un modèle semi-analytique de propagation d'ondes soumis à un ensemble de charges mobiles. Des séries d'essais ont pu également être opérées sur deux sites spécifiques (sol tourbeux) avec des paramètres variables (type et composition des trains, vitesse du train, poids du convoi). La comparaison qui a pu être réalisée entre les déplacements et les vitesses obtenus, d'une part, grâce aux simulations numériques et, d'autre part, par les mesures expérimentales, doit être considérée comme relativement satisfaisante compte tenu des différentes incertitudes présentes dans les deux démarches. Cet accord est suffisamment significatif pour estimer que le modèle qui est proposé permet d'obtenir des informations crédibles sur le comportement de la voie et du sol environnant.