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# Approche probabiliste des dégradations en surface des chaussées routières

Debora Cardoso da Silva, Ndrianary Rakotovao-Ravahatra, Benoit Picoux, Philippe Reynaud, Sylvie Yotte, Christophe Petit

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Debora Cardoso da Silva, Ndrianary Rakotovao-Ravahatra, Benoit Picoux, Philippe Reynaud, Sylvie Yotte, et al. Approche probabiliste des dégradations en surface des chaussées routières. Journées Techniques Route 2024, Feb 2024, Nantes, France. hal-05390620

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Submitted on 1 Dec 2025

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# Approche probabiliste des dégradations en surface des chaussées routières

Débora Cardoso da Silva(1), Ndrianary Rakotovao Ravahatra, Benoit Picoux, Philippe Reynaud, Sylvie Yotte, Christophe Petit Laboratoire GC2D-UR 14477, Université de Limoges, 19300, Egletons, France
(1)debora.cardoso_da_silva@unilim.fr

<figure><img src="image_2.png" /></figure>

## Contexte

<figure><img src="image_3.png" /></figure>

La **fissuration descendante** s'initie en surface, ou à une faible distance en dessous de la surface, et se propage vers le bas de la couche de roulement.

* Le champ des contraintes **tridimensionnel et non-uniforme** à l'interface pneu-chaussée est à l'origine de ce phénomène de détérioration [1,2].

* La **position des roues à chaque passage** est un facteur critique pour la durabilité, notamment en ce qui concerne la fissuration descendante [3,4].

## Objectif :

Evaluation de l'état de dégradation en surface induit par des passages d'essieux répétés, en tenant compte de :

1. l'interaction entre le pneumatique et la chaussée ;

2. la nature aléatoire du **balayage transversal** des poids lourds.

<figure><img src="image_4.png" /></figure>

## Méthode numérique

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>Fig 1. Profil scanné d'un jumelage (pression de gonflage 820 kPa)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>Fig 2. Pression de contact calculée sous charge verticale de 65 kN</figcaption></figure>

### 1 Déterministe

Etude de l'interaction pneu-chaussée à l'aide d'un **code semi-analytique rapide** :

<figure><img src="image_7.png" /></figure>

* L'état d'endommagement est déterminé par une loi de **cumul linéaire** :

$$D = \sum_{i=1}^{k} \frac{n_i}{N_{f,i}(\epsilon_t)} \quad \frac{\text{nombre de cycles}}{\text{durée de vie en fatigue [5]}}$$

## Résultats

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>Fig 6. Déformation principale (extension) en surface (z=0), en microdéformation</figcaption></figure>

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>Fig 5. Structure de la chaussée</figcaption></figure>

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>Fig 7. Dommage généré en surface par le passage d'un essieu de référence</figcaption></figure>

### 2 Balayage transversal

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>Fig 3. Distribution latérale des positions des roues : loi normale [6]</figcaption></figure>

### 2 Probabiliste

Localisation latérale des chargements : prise en compte de l'aléa

* Il s'agit d'une variable aléatoire décrite par une **loi normale**.

* Echantillonnage de la position des roues par application de l'algorithme de Metropolis-Hastings.

### Histogramme de la localisation des chargements

<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>Fig 8. Distribution latérale des positions des roues en trafic non-canalisé</figcaption></figure>

### Cumul du dommage après 500 000 passages

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>Fig 9. Dommage cumulé en surface (z=0) après N = 3x10⁶ cycles</figcaption></figure>

### 3 Opérationnel

Effet de la largeur du balayage transversal sur la durée de vie

Coefficient d'Agressivité relatif au Balayage (CAB)

$$N_E = \frac{N_{E,canalisé}}{CAB}$$

<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>Fig 10. Nombre de passages nécessaire pour atteindre D=0,50(*) en surface.</figcaption></figure>

## Conclusion

* L'amplitude du balayage est un facteur très influent sur l'endommagement en surface de chaussée routière.

* La prise en compte de l'incertitude sur le positionnement des roues permet une optimisation significative de l'estimation de la durée de vie.

## Perspectives

* Identification d'un scenario de défaillance et analyse de fiabilité en fonction du nombre de cycle de chargements.

* Prise en compte des incertitudes sur d'autres paramètres, notamment la rigidité et l'épaisseur des couches.

## Références :

[1] Al-Qadi, I. L., & Wang, H. (2011). Prediction of tire pavement contact stresses and analysis of asphalt pavement responses : A decoupled approach. 80, 289-315. In: Association of Asphalt Paving Technologists-Proceedings of the Technical Sessions, p. 289-315.

[2] Hammoum, F., Chabot, A., St-Laurent, D., Chollet, H., & Vulturescu, B. (2010). Effects of accelerating and decelerating tramway loads on bituminous pavement. Materials and Structures, 43(9), 1257-1269.

[3] Myers, L. A., Roque, R., & Birgisson, B. (2001). Propagation Mechanisms for Surface-Initiated Longitudinal Wheelpath Cracks. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 1778(1), 113-122.

[4] SETRA-LCPC (1994). Guide technique de conception et dimensionnement des structures de chaussée.

[5] Leiva-Padilla, P., Blanc, J., Salgado, A., Hammoum, F., & Hornych, P. (2022). Fatigue Life Predictions for a European Pavement Test Section Subjected to Individual and Platoon Truck Configurations. Transportation Research Record, 2676(4), 746-762.

[6] Huang, K., Onifade, I., & Birgisson, B. (2021). Calibration of mechanics-based pavement predictive framework for top-down cracking performance of flexible pavement considering wheel wander effect. Constr Build Mater., 306, 124792.

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