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EP0536037A1 - Procédé et dispositif de mesure de l'épaisseur moyenne d'une couche de chaussée - Google Patents

Procédé et dispositif de mesure de l'épaisseur moyenne d'une couche de chaussée Download PDF

Info

Publication number
EP0536037A1
EP0536037A1 EP92402657A EP92402657A EP0536037A1 EP 0536037 A1 EP0536037 A1 EP 0536037A1 EP 92402657 A EP92402657 A EP 92402657A EP 92402657 A EP92402657 A EP 92402657A EP 0536037 A1 EP0536037 A1 EP 0536037A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
point
layer
distance
measurement
support
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP92402657A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Louis Gourdon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Laboratoire Central des Ponts et Chaussees
Original Assignee
Laboratoire Central des Ponts et Chaussees
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Laboratoire Central des Ponts et Chaussees filed Critical Laboratoire Central des Ponts et Chaussees
Publication of EP0536037A1 publication Critical patent/EP0536037A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01CCONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/004Devices for guiding or controlling the machines along a predetermined path
    • E01C19/006Devices for guiding or controlling the machines along a predetermined path by laser or ultrasound
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01CCONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/48Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for laying-down the materials and consolidating them, or finishing the surface, e.g. slip forms therefor, forming kerbs or gutters in a continuous operation in situ

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for measuring the average thickness of a pavement layer.
  • the installation of a road layer consists either of placing on the previous layers, often designated by "the support", a new layer of constant thickness, or in obtaining a surface of geometry determined generally by copying a reference external, either temporary, constituted for example by guide wires, or final, for example a curb.
  • knowing as precisely as possible the thickness of the layer is desirable. Knowledge of this thickness conditions, with the compactness and the binder content of the material constituting the layer, the life of the roadway. In addition, knowing this thickness makes it possible to determine the total amount of material used to make this layer. The cost of producing the road layer depends for almost 80% on the quantity of material used and for only 20% on the way, that is to say, the manufacture and the implementation of the mixture. . It is therefore important to know precisely the amount of material used.
  • the thickness information thereof is most useful because it is then that one can react to effectively achieve the objective which is set. .
  • topometric method which consists in taking points at the same coordinate on the one hand the dimension of the support and on the other hand that of the upper surface of the layer produced. The thickness of the layer is thus obtained at each point where a reading has been taken.
  • This method is precise but expensive and requires free access to the surfaces. It is mainly used on motorways under construction at the rate of around 100 measurement points per kilometer.
  • coring method which consists in cutting and extracting samples from the spread layer. This technique is expensive, slow and generates layer defects. However, it allows the examination of the material actually deposited. It is used at a rate of at most a few points per kilometer on major sites.
  • an object of the invention is to provide a method and a device for measuring the average thickness of the pavement layer as and when it is produced, this measurement being of a simple and reliable implementation.
  • the measurement method is characterized in that, to measure said first of 1 and second of 2 relative distances, the distances d1, d2 and d3 are measured respectively between the point Ct and the support, point Bt and support and point At and the upper face of the already formed pavement layer.
  • the measurement method is characterized in that, in order to measure said first of 1 and second of 2 relative distances, said point At is subject to remaining at a fixed distance from the surface of said layer of roadway in a direction substantially orthogonal to said surface and the distances d1 are measured between point Ct and said support and d2 between point B 'and said support.
  • the overall displacement pitch p of the three measurement points is between 5 and 50 cm and the total displacement length L corresponding to the production of a measurement of average thickness is between 5 and 25 meters.
  • a third relative distance is measured between a point It arranged between the points Ct and Bt, taking as reference said distance from point At to said layer, it is determined from said first, second and third relative distances a corrective term representative of the radius of curvature of the roadway, and a measure of elementary thickness is calculated from said first and second relative distances and from the corrective term.
  • FIG. 1 we will describe the principle of the measurement method according to a first mode of implementation.
  • the support 10 with its upper face 10a and the beginning of the road layer 12 with its upper face 12a. It is the thickness of the layer 12 between the surfaces 12a and 12b that should be measured.
  • a reference plane PP ' which is parallel to the general direction of the support 10a in the axial direction of the roadway. In the particular case of Figure 1, the plane PP 'is horizontal.
  • distance measurements are made from three points A, B and C, all three arranged in the plane PP 'and aligned along the direction of the axis of the road. The distance between points A, B and C is respectively equal to a and I.
  • point A is arranged in the vertical direction, that is to say in the direction perpendicular to the plane of reference PP ', opposite the already formed pavement layer while the points B and C are arranged in front of the pavement layer, that is to say facing the support 10.
  • the measurement of the theoretical thickness e is repeated from the three points A, B and C but offset by a distance p according to the direction of the axis of the roadway.
  • FIG. 2 shows.
  • the initial positions of the points A, B, C are denoted by Ao, Bo, Co.
  • a following position of the points A, B, C has also been represented are marked A1, B1, C1.
  • the corresponding advance of the front F of the road layer has also been shown in dotted lines.
  • the measurements are repeated after successive shifts p a sufficient number of times so that, by calculating a function of means of the elementary measurements, an acceptable measurement error is obtained with the conditions of use of This measure.
  • This averaging function is applied to the various elementary measurements for successive positions corresponding to an overall displacement L along the direction of the axis of the roadway.
  • a measurement of the average thickness of the pavement layer is obtained which is totally acceptable under the conditions of use if a displacement pitch of the measurement points p between 5 and 50 cm is chosen, preferably between 20 and 30 cm and a length L of measurement recurrence between 5 and 25 meters, preferably between 10 and 20 meters.
  • the tests carried out show that the error caused by the measurement lies in a completely acceptable range for measuring in particular the total volume of material used to make the road layer.
  • the first thickness measurement will be the average of the first 100 elementary measurements
  • the second thickness measurement will be the average of the elementary measurements of rows 2 to 101, etc ...
  • a geometric solid index such as CAPL 25 which qualifies the average amplitude of the profile spectrum of the roadway. in the strip from 0.3 m to 15 m.
  • the value of this index is typically between 4 mm in the case of a roadway in very good condition and 15 mm in the case of a roadway to be redone.
  • the standard deviation in the average thickness measurement is in a range between 0.06 and 0.14 times the CAPL 25, which is entirely compatible with the intended uses.
  • the relative distances of 1, of 2 are in fact obtained by making three absolute measurements of distance, the distance d3 serving as a reference.
  • the points A, B, C are displaced in such a way that the distance d3 between the point A and the upper face of the road layer is fixed, for example zero. It then suffices to make two absolute measurements of distances d1 and d2 corresponding to points B and C. These absolute measurements are converted into relative measurements by subtracting the distance d3 from them.
  • FIG. 3 an embodiment of the device for implementing the measurement method will be described. It consists of a non-deformable beam 20 driven by the material spreading device used to make the road layer 12 which moves along the axis of the road (arrow D).
  • the smoothing tool is shown diagrammatically at 22 which is of course supported on the upper face 12a of the road layer.
  • On the beam 20 are mounted three distance measuring sensors 24, 26 and 28.
  • the sensors are mounted on the beam 20 so that their measurement axes are substantially vertical and strictly parallel to each other.
  • the sensors 24, 26 and 28 are ultrasonic rangefinders provided with temperature correction. These sensors have the advantage of being precise, relatively inexpensive and robust, which is essential given the conditions of use.
  • the sensor 24 is placed on the beam 20 at the point At in such a way that it faces the already formed and smoothed road layer while the sensors 26 and 28 are mounted at the points Bt and Ct to face the support .
  • the sensors 24 to 28 are not arranged in the same reference plane as are the points A, B and C of Figure 1.
  • means are provided on the spreading machine or preferably on the beam 20 to constitute a common reference for the calibration of the sensors 24, 26 and 28.
  • these will effectively deliver measurements corresponding to the distances d1, d2 and d3 in FIG. 1.
  • These means preferably consist of two attachment points integral with the beam and between which a removable strip can to be tense. These points are defined in the workshop in such a way that, when the machine is in the working position, the strip constitutes the reference plane PP 'of FIG. 1.
  • the initial adjustment of the sensors is made in such a way that they deliver a zero measurement signal when aiming at the removable strip.
  • the electrical signals delivered by the sensors 24, 26 and 28 will effectively correspond to the distances d1, d2 and d3.
  • the sensor 24 is mounted on the beam 20 in such a way that it is as close as possible to the surface 12a of the road layer 12.
  • the measurement signals delivered by the sensors 24, 26, 28 are applied to processing and calculation circuits which have been represented diagrammatically in FIG. 3. They comprise, for example, a microprocessor 30 which receives the signals delivered by the sensors 24 to 28 by means of analog-digital converters 32, in the case where the sensors are analog.
  • the microprocessor 30 is associated with a program memory 34 and a volatile data memory of the RAM type 36.
  • the microprocessor 30 is also connected to a display device 38 via a control circuit 40.
  • a sequencing circuit 42 connected to a sensor for measuring the displacement of the spreading machine fixes the instants for taking measurements so that they take place with the step p.
  • the distance information d1, d2 and d3 are received by the microprocessor which calculates the distance d4 and the elementary thickness ei. This value is stored in memory 36.
  • the microprocessor applies the averaging and weighting function to these N values ei, which gives a first value of average thickness. e.
  • the successive values of e can be displayed on the display device so that the operator of the machine can verify that the average values of thickness e are correct.
  • These numerical values can also be introduced into a control circuit controlling the operation of the spreading machine.
  • the beam 20 is equipped with a fourth sensor 27 mounted in It, middle of the segment BtCt.
  • the sensor 27 is connected to the microprocessor 30 via an analog to digital converter.
  • the microprocessor 30 implements a subroutine which allows, from d2, d3 and di, to calculate the error m due to the curvature then the distance d4 and the elementary thickness ei. The successive values ei are then treated as already indicated.
  • the distance between the point At of the beam and the surface of the pavement layer is fixed by the very fact of the operation of the machine. It is then in no way necessary to provide the sensor 24.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Road Repair (AREA)
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  • Road Paving Machines (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour la mesure de l'épaisseur moyenne d'une couche de chaussée. Pour effectuer cette mesure, on effectue une pluralité de mesures de base. Chaque mesure consiste à déterminer les distances d1 et d2 entre les points C et B pour déterminer une pente locale du support de chaussée (10) et une distance d3 entre le point A et la surface (12a) de la couche de chaussée (12) en cours de réalisation. A partir de la distance d4 calculée et de la distance d3, on détermine une épaisseur théorique (e). On détermine une pluralité d'épaisseurs théoriques en déplaçant globablement les points C, B et A et on effectue la moyenne glissante de N mesures successives. <IMAGE>

Description

  • La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de mesure de l'épaisseur moyenne d'une couche de chaussée.
  • La mise en place d'une couche de chaussée consiste soit à placer sur les couches précédentes, souvent désignées par "le support", une nouvelle couche d'épaisseur constante, soit à obtenir une surface de géométrie déterminée généralement par recopie d'une référence externe, soit provisoire, constituée par exemple par des fils de guidage, soit définitive, par exemple une bordure de trottoir.
  • Dans les deux cas, la connaissance aussi précise que possible de l'épaisseur de la couche est souhaitable. En effet, la connaissance de cette épaisseur conditionne, avec la compacité et la teneur en liant du matériau constitutif de la couche, la durée de vie de la chaussée. En outre, la connaissance de cette épaisseur permet de déterminer la quantité totale de matériau utilisée pour réaliser cette couche. Le prix de réalisation de la couche de chaussée dépend pour près de 80% de la quantité de matériau mis en oeuvre et pour 20% seulement de la façon, c'est-à-dire de la fabrication et de la mise en oeuvre du mélange. Il est donc important de connaître avec précision la quantité de matériau utilisé.
  • En outre, c'est pendant la réalisation de la couche elle-même que l'information d'épaisseur de celle-ci est le plus utile car c'est alors que l'on peut réagir pour atteindre effectivement l'objectif qui est fixé.
  • On connaît déjà un certain nombre de méthodes permettant de déterminer le volume de matériau utilisé pour réaliser une couche de chaussée.
  • On peut citer la méthode dite topométrique qui consiste à relever en des points de même coordonnée d'une part la cote du support et d'autre part celle de la surface supérieure de la couche réalisée. On obtient ainsi l'épaisseur de la couche en chaque point où un relevé a été effectué. Cette méthode est précise mais coûteuse et suppose le libre accès des surfaces. Elle s'emploie surtout sur des autoroutes en cours de construction à raison d'environ 100 points de mesure par kilomètre.
  • On connaît également la méthode dite de carottage qui consiste à découper et à extraire des échantillons de la couche répandue. Cette technique est coûteuse, lente et génératrice de défauts de la couche. En revanche, elle permet l'examen du matériau effectivement déposé. Elle s'emploie à raison d'au plus quelques points au kilomètre sur des chantiers importants.
  • Ces deux méthodes présentent l'inconvénient de ne pas fournir d'indication utile pendant la mise en oeuvre de la couche de chaussée, mais seulement lorsque celle-ci est achevée.
  • Deux autres méthodes également employées permettent de contrôler la quantité de matériau utilisé en cours de mise en oeuvre. On peut citer d'une part la méthode globale qui consiste à diviser la quantité de matériau répandu par la surface revêtue par ce matériau. Elle permet un suivi utile du dosage sur des chantiers de géométrie simple, c'est-à-dire d'épaisseur et de largeur sensiblement constantes. Cependant, même dans ce cas, elle est assez imprécise car l'évaluation de la quantité de matériau se fait à partir du nombre de camions ayant servi à livrer le matériau de revêtement.
  • Une autre technique dite de jaugeage manuel consiste à enfoncer une tige éventuellement graduée dans la couche répandue. Cependant, pour que cette mesure soit efficace, il faut être sûr d'atteindre le support sans le pénétrer avec cette jauge, ce qui est difficile à assurer. Cependant, sauf à effectuer un grand nombre de telles opérations, il est difficile d'en tirer une conclusion certaine, compte tenu de l'irrégularité du revêtement.
  • Pour remédier aux inconvénients des techniques rappelées ci-dessus, un objet de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif de mesure de l'épaisseur moyenne de la couche de chaussée au fur et à mesure de la réalisation de celle-ci, cette mesure étant d'une mise en oeuvre simple et fiable.
  • Pour atteindre ce but, selon l'invention, le procédé de mesure de l'épaisseur moyenne d'une couche de chaussée au fur et à mesure de la mise en place de ladite couche se caractérise en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
    • a) on mesure une première distance relative d'1 entre un point Ct en regard dudit support en prenant comme référence la distance entre un point At en regard de la couche de chaussée déjà formée et la surface supérieure de ladite couche, et on mesure une deuxième distance relative d'2 entre un point Bt distinct du point Ct en regard dudit support en prenant comme référence ladite distance du point At à ladite couche ;
    • b) on calcule à partir desdites première d'1 et deuxième d'2 distances relatives une mesure d'épaisseur élémentaire el ;
    • c) on répète les opérations a) et b) en déplaçant à chaque fois globalement les trois points At, Bt, Ct dans un mouvement de translation linéaire d'une distance p et parallèlement à l'axe longitudinal de la chaussée ;
    • d) on calcule une fonction de moyennage des mesures d'épaisseur de couche élémentaire i obtenue à la suite d'un nombre d'opérations a) et b) correspondant à un déplacement total L des trois points, par quoi on obtient une mesure de l'épaisseur moyenne de la couche de chaussée ; et
    • e) on répète l'opération d) à la suite de chaque déplacement élémentaire p des points de mesure At, Bt, Ct, par quoi on obtient une pluralité de mesures de l'épaisseur moyenne de la couche de chaussée en une pluralité de points.
  • On comprend que, grâce à ce procédé, on obtient effectivement une mesure moyenne de l'épaisseurde la couche au fur et à mesure de la réalisation de celle-ci puisque, grâce aux opérations de prises de mesure de base, on obtient des valeurs successives de mesure d'épaisseur élémentaire qui sont moyennées sur un certain nombre de prises de mesure pour obtenir une épaisseur de valeur moyenne qui présente une valeur fiable malgré les erreurs dans les mesures d'épaisseur élémentaire dues aux irrégularités du revêtement.
  • Selon un premier mode de mise en oeuvre, le procédé de mesure se caractérise en ce que, pour mesurer lesdites première d'1 et deuxième d'2 distances relatives, on mesure les distances d1, d2 et d3 respectivement entre le point Ct et le support, le point Bt et le support et le point At et la face supérieure de la couche de chaussée déjà formée.
  • Selon un deuxième mode de mise en oeuvre, le procédé de mesure se caractérise en ce que, pour mesurer lesdites première d'1 et deuxième d'2 distances relatives, on assujettit ledit point At à rester à une distance fixe de la surface de ladite couche de chaussée selon une direction sensiblement orthogonale à ladite surface et on mesure les distances d1 entre le point Ct et ledit support et d2 entre le point B' et ledit support.
  • Selon un mode préféré de mise en oeuvre du procédé, le pas p de déplacement global des trois points de mesure est compris entre 5 et 50 cm et la longueur totale de déplacement L correspondant à l'élaboration d'une mesure d'épaisseur moyenne est comprise entre 5 et 25 mètres.
  • Selon un mode perfectionné de mise en oeuvre du procédé, on mesure une troisième distance relative entre un point It disposé entre les points Ct et Bt en prennant comme référence ladite distance du point At à ladite couche, on détermine à partir desdites première, deuxième et troisième distances relatives un terme correctif représentatif du rayon de courbure de la chaussée, et on calcule à partir desdites première et deuxième distances relatives et du terme correctif une mesure d'épaisseur élémentaire.
  • L'invention concerne également un dispositif de mesure de l'épaisseur moyenne d'une couche de chaussée en cours de réalisation qui se caractérise en ce qu'il comprend :
    • un élément support allongé dont une extrémité est reliée à des moyens d'entrainement selon la direction axiale de la chaussée et dont une autre extrémité est assujettie à rester en regard de la face supérieure de la couche en cours de formation ;
    • des premiers moyens de mesure solidaires dudit élément support en un point Ct pour mesurer une première distance relative d'1 entre le point Ct et le support non recouvert par la couche de chaussée en prenant comme référence la distance entre un point At fixe sur ladite deuxième extrémité et la surface supérieure de la couche de chaussée et des deuxièmes moyens de mesure solidaires dudit élément support en un point Bt distinct du point Ct pour mesurer une deuxième distance relative d'2 entre le point Bt et le support non recouvert par la couche de chaussée en prenant comme référence ladite distance entre le point At et la surface supérieure de la couche de chaussée ;
    • des moyens pour commander des prises de mesure successives de distances relatives d'1, d'2 par lesdits moyens de mesure de distance avec un pas spacial p fixe ;
    • des moyens de traitement des mesures de distance pour chaque prise de mesure pour fournir une mesure élémentaire ei d'épaisseur de couche ; et
    • des moyens pour appliquer une fonction de moyennage à N mesures élémentaires d'épaisseur de couche ei successives par quoi on obtient une mesure d'épaisseur moyenne de la couche en un point.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles :
    • - la figure 1 est un schéma illustrant le principe de l'opération de base du procédé de mesure de l'épaisseur moyenne selon un premier mode de mise en oeuvre ;
    • - la figure 2 illustre les mesures successives mises en oeuvre dans le procédé de mesure ; et
    • - la figure 3 est une vue simplifiée d'un exemple de dispositif de mesure de l'épaisseur moyenne de la couche de chaussée ; et
    • - la figure 4 illustre une variante du procédé de mesure permettant de tenir compte du rayon de courbure de la route.
  • En se référant tout d'abord à la figure 1, on va décrire le principe du procédé de mesure selon un premier mode de mise en oeuvre. Sur cette figure, on a représenté le support 10 avec sa face supérieure 10a et le début de la couche de chaussée 12 avec sa face supérieure 12a. C'est l'épaisseur de la couche 12 entre les surfaces 12a et 12b qu'il y a lieu de mesurer. On a représenté également un plan de référence PP' qui est parallèle à la direction générale du support 10a selon la direction axiale de la chaussée. Dans le cas particulier de la figure 1, le plan PP' est horizontal. Pour mesurer l'épaisseur de la couche de chaussée, on effectue des mesures de distance à partir de trois points A, B et C disposés tous les trois dans le plan PP' et alignés selon la direction de l'axe de la chaussée. La distance entre les points A, B et C est respectivement égale à a et I. Comme on le voit sur la figure, le point A est disposé selon la direction verticale, c'est-à-dire selon la direction perpendiculaire au plan de référence PP', en regard de la couche de chaussée déjà formée alors que les points B et C sont disposés en avant de la couche de chaussée, c'est-à-dire en regard du support 10.
  • Si l'on appelle d1, d2 les distances respectivement CC' et BB' entre les points C et B et la surface 10a du support, on comprend qu'il est possible de déterminer une distance théorique d4 entre le pointAet le point A où la droite passant par les points B' et C' et qui représente la pente locale du support coupe la verticaleAA'. Si l'on appelle par ailleurs d3 la distance selon une verticale entre le point A et le point A" situé à la surface 12a de la couche de chaussée on comprend que par différence entre les distances d4 et d3 on obtient une mesure élémentaire théorique de l'épaisseur e de la couche de chaussée au droit du point A.
  • On comprend que, en raison des inégalités et des changements locaux de pente de la surface du support 10, la mesure d'épaisseur théorique e ne correspond pas à l'épaisseur effective de la couche 12 au droit du point A.
  • C'est pourquoi, selon l'invention, la mesure de l'épaisseur théorique e est répétée à partir des trois points A, B et C mais décalée d'une distance p selon la direction de l'axe de la chaussée. C'est ce que montre la figure 2. Sur cette figure, on a représenté les positions initiales des points A, B, C désignées par Ao, Bo, Co. On a également représenté une position suivante des points A, B, C qui sont repérés A1, B1, C1. On a aussi figuré en pointillés l'avance correspondante du front F de la couche de chaussée.
  • Selon le procédé de l'invention, les mesures sont répétées après des décalages successifs p un nombre de fois suffisant pour que, en calculant une fonction de moyen nage des mesures élémentaires, on obtienne une erreur de mesure acceptable avec les conditions d'utilisation de cette mesure.
  • Cette fonction de moyennage est appliquée aux différentes mesures élémentaires pour des positions successives correspondant à un déplacement global L selon la direction de l'axe de la chaussée.
  • Selon l'invention, on obtient une mesure de l'épaisseur moyenne de la couche de chaussée totalement acceptable dans les conditions d'utilisation si l'on choisit un pas de déplacement des points de mesure p compris entre 5 et 50 cm, de préférence entre 20 et 30 cm et une longueur L de récurence de mesure compris entre 5 et 25 mètres, de préférence entre 10 et 20 mètres.
  • Avec de telles valeurs numériques, les essais effectués montrent que l'erreur entraînée par la mesure se situe dans un domaine tout à fait acceptable pour mesurer en particulier le volume total de matériau utilisé pour réaliser la couche de chaussée.
  • Dans le cas où p est égal à 25 cm et L est égal à 25 m, on comprend que la première mesure d'épaisseur sera la moyenne des 100 premières mesures élémentaires, que la deuxième mesure d'épaisseur sera la moyenne des mesures élémentaires de rangs 2 à 101, etc...
  • On a l'habitude de qualifier l'état de la chaussée et donc du support dans le cas de la présente description, par un indexe géométrique d'uni tel que le CAPL 25 qui qualifie l'amplitude moyenne du spectre de profil de la chaussée dans la bande de 0,3 m à 15 m. La valeur de cet indexe est typiquement comprise entre 4 mm dans le cas d'une chaussée en très bon état et 15 mm dans le cas d'une chaussée à refaire.
  • Dans les conditions de mesure énoncées ci-dessus et en prenant pour a et 1 1,5 m, l'écart type dans la mesure moyenne de l'épaisseur se situe dans une plage comprise entre 0,06 et 0,14 fois le CAPL 25, ce qui est tout à fait compatible avec les utilisations envisagées.
  • On comprend que dans ce premier mode de mise en oeuvre, les distances relatives d'1, d'2 sont obtenues en fait en faisant trois mesures absolues de distance, la distance d3 servant de référence.
  • Selon un deuxième mode de mise en oeuvre, les points A, B, C sont déplacés de telle manière que la distance d3 entre le point A et la face supérieure de la couche de chaussée soit fixe, par exemple nulle. Il suffit alors d'effectuer deux mesures absolues de distances d1 et d2 correspondant aux points B et C. Ces mesures absolues sont converties en mesures relatives en leur retranchant la distance d3.
  • Dans la description précédente, on a envisagé le cas où la route présente certes une pente locale et des inégalités "ponctuelles" mais où la surface moyenne de celle-ci est plane. Dans le cas des grandes routes cette approximation est acceptable car le rayon de ocurbure de telles routes, dans un plan vertical, est très grand, supérieur à 1000 m, et le plus souvent supérieure à 3000 m. L'erreur due à la courbure est compatible avec la précision de la mesure d'épaisseur. En revanche, dans le cas de routes secondaires, le rayon de courbure peut descendre jusqu'à 300 m, entraînant une erreur sur la détermination de l'épaisseur qui peut atteindre un centimètre et qui est donc inacceptable.
  • En se référant à la figure 4, on comprendra mieux ce problème et la solution que lui apporte l'invention. Sur cette figure, on a repris les mêmes notations que sur la figure 1 mais la surface de la route S présente un rayon de courbure R qui a été volontairement exagéré. On voit qu'en appliquant le procédé décrit précédemment, la mesure d'épaisseur de la couche de revêtement sera entachée d'une erreur m égale à la longueur du segmentA'As, le point As étant l'intersection de la verticale AA' avec la surface de la route S.
  • L'erreur e s'exprime de la manière suivante:
    Figure imgb0001
  • Pour résoudre ce problème, on dispose un quatrième capteur au point 1 milieu de BC. Ce capteur fournit la distance Il' = di, il est possible de déterminer l'équation de la parabole d'axe vertical passant par B', l' et C'. La distance d1 corrigée est obteneue en déterminant la cote du point As d'intersection de cette parabole avec la verticale AA'. Ainsi, l'erreur systématique due à la courbure de la route est éliminée.
  • Cependant, les erreurs de mesure sur d2, d3 et di prennent une importance plus grande dans le résultat final. Lorsque ce mode de mise en oeuvre du procédé de mesure doit être utilisé, il est souhaitable d'utiliser quatre capteurs présentant une plus grande précision ou d'accroître la fréquence d'échantillonnage.
  • En se référant maintenant à la figure 3, on va décrire un mode de réalisation du dispositif de mise en oeuvre du procédé de mesure. Il est constitué par une poutre indéformable 20 entraînée par l'engin de répandage du matériau servant à faire la couche de chaussée 12 qui se déplace selon l'axe de la chaussée (flèche D). On a représenté schématiquement en 22 l'outil de lissage qui est bien sûr en appui sur la face supérieure 12a de la couche de chaussée. Sur la poutre 20 sont montés trois capteurs de mesure de distance 24, 26 et 28. Les capteurs sont montés sur la poutre 20 de telle manière que leurs axes de mesure soient sensiblement verticaux et rigoureusement parallèles entre eux. De préférence, les capteurs 24, 26 et 28 sont des télémètres à ultra-sons munis d'une correction en température. Ces capteurs présentent l'avantage d'être précis, relativement bon marché et robustes, ce qui est indispensable vu les conditions d'utilisation.
  • Le capteur 24 est disposé sur la poutre 20 au point At de telle manière qu'il soit en regard de la couche de chaussée déjà formée et lissée alors que les capteurs 26 et 28 sont montés aux points Bt et Ct pour être en regard du support.
  • Comme le montre la figure 3, les capteurs 24 à 28 ne sont pas disposés dans un même plan de référence comme le sont les points A, B et C de la figure 1. Pour se ramener à cette situation et pour que les mesures de distances faites par ces trois capteurs soient cohérentes et correspondant aux distances d1, d2 et d3 de la figure 1, on prévoit sur la machine de répandage ou de préférence sur la poutre 20 des moyens pour constituer une référence commune pour la calibration des capteurs 24, 26 et 28.
  • Avec une telle calibration des capteurs, ceux-ci délivreront effectivement des mesures correspondant aux distances d1, d2 et d3 de la figure 1. Ces moyens sont constitués de préférence par deux points d'accrochage solidaires de la poutre et entre lesquels une bande amovible peut être tendue. Ces points sont définis en atelier de telle manière que, lorsque l'engin est en position de travail, la bande constitue le plan de référence PP' de la figure 1. Le réglage initial des capteurs est fait de telle manière qu'ils délivrent un signal de mesure nul lorsqu'ils visent la bande amovible.
  • Ainsi, lors de l'utilisation de l'appareil de mesure, les signaux électriques délivrés par les capteurs 24, 26 et 28 correspondront effectivement aux distances d1, d2 et d3. De préférence, le capteur 24 est monté sur la poutre 20 de telle manière qu'il soit le plus près possible de la surface 12a de la couche de chaussée 12.
  • Dans le cas où le point A est assujetti à rester à une distance fixe de la surface de la couche de chaussée, on comprend qu'il n'est plus nécessaire de prévoir un capteur de mesure de distance au point At, puisque la distance d3 est constante.
  • Les signaux de mesure délivrés par les capteurs 24, 26, 28 sont appliqués à des circuits de traitement et de calcul qui ont été représentés schématiquement sur la figure 3. Ils comprennent, par exemple, un microprocesseur 30 qui reçoit les signaux délivrés par les capteurs 24 à 28 par l'intermédiaire de convertisseurs analogiques-numériques 32, dans le cas où les capteurs sont analogiques. Le microprocesseur 30 est associé à une mémoire de programme 34 et une mémoire volatile de données du type RAM 36. Le microprocesseur 30 est relié également à un dispositif d'affichage 38 par l'intermédiaire d'un circuit de commande 40. Enfin, un circuit de séquencement 42 relié à un capteur de mesure du déplacement de l'engin de répandage fixe les instants de prises de mesure pour que celles-ci aient lieu avec le pas p. Acha- que prise de mesure les informations de distances d1, d2 et d3 sont reçues par le microprocesseur qui calcule la distance d4 et l'épaisseur élémentaire ei. Cette valeur est stockée dans la mémoire 36. Lorsque L/p = N valeurs d'épaisseur ei ont été calculées, le microprocesseur applique la fonction de moyennage et de pondération à ces N valeurs ei, ce qui donne une première valeur d'épaisseur moyenne e. Les valeurs successives de e peuvent être affichées sur le dispositif d'affichage pour que le conducteur de l'engin puisse vérifier que les valeurs moyennes d'épaisseur e soient correctes. Ces valeurs numériques peuvent également être introduites dans un circuit d'asservissement contrôlant le fonctionnement de la machine de répandage.
  • Pour la mise en oeuvre du procédé permettant de tenir compte du rayon de courbure de la route, la poutre 20 est équipée d'un quatrième capteur 27 monté en It, milieu du segment BtCt. Le capteur 27 est relié au microprocesseur 30 par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique numérique. A chaque prise de mesure d1, d2, d3 et di, le microprocesseur 30 met en oeuvre un sous-programme qui permet à partir de d2, d3 et di de calculer l'erreur m dû à la courbure puis la distance d4 et l'épaisseur élémentaire ei. Les valeurs successives ei sont alors traitées comme on l'a déjà indiqué.
  • On comprend que dans le cas où l'engin de répandage est un finisseur, la distance entre le point At de la poutre et la surface de la couche de chaussée est fixe du fait même du fonctionnement de l'engin. Il n'est alors nullement nécessaire de prévoir le capteur 24.

Claims (14)

1. Procédé de mesure de l'épaisseur moyenne d'une couche de chaussée au fur et à mesure de la mise en place de ladite couche, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
a) on mesure une première distance relative (d'1) entre un point Ct en regard dudit support en prenant comme référence la distance entre un point At en regard de la couche de chaussée déjà formée et la surface supérieure de ladite couche, et on mesure une deuxième distance relative (d'2) entre un point Bt distinct du point Ct en regard dudit support en prenant comme référence ladite distance du point At à ladite couche ;
b) on calcule à partir desdites première (d'1) et deuxième d'2 distances relatives une mesure d'épaisseur élémentaire el ;
c) on répète les opérations a) et b) en déplaçant à chaque fois globalement les trois points At, Bt, Ct dans un mouvement de translation linéaire d'une distance p et parallèlement à l'axe longitudinal de la chaussée ;
d) on calcule une fonction de moyen nage des mesures d'épaisseur de couche élémentaire i obtenue à la suite d'un nombre d'opérations
a) et b) correspondant à un déplacement total L des trois points, par quoi on obtient une mesure de l'épaisseur moyenne de la couche de chaussée ; et
e) on répète l'opération d) à la suite de chaque déplacement élémentaire p des points de mesure At, Bt, Ct, parquoi on obtient une pluralité de mesures de l'épaisseur moyenne de la couche de chaussée en une pluralité de points.
2. Procédé de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour mesurer lesdites première d'1 et deuxième d'2 distances relatives, on mesure les distances d1, d2 etd3 respectivement entre le point Ct et le support, le point Bt et le support et le point At et la face supérieure de la couche de chaussée déjà formée.
3. Procédé de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour mesurer lesdites première d'1 et deuxième d'2 distances relatives, on assujettit ledit point At à rester à une distance fixe de la surface de ladite couche de chaussée selon une direction sensiblement orthogonale à ladite surface et on mesure les distances (d1) entre le point Ct et ledit support et d2 entre le point B' et ledit support.
4. Procédé de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit pas de mesure p est compris entre 5 et 50 cm et en ce que ledit déplacement total L est compris entre 15 et 25 mètres.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que
on mesure une troisième distance relative (d'i) entre un point It disposé entre les points Ct et Bt en prennant comme référence ladite distance du point At à ladite couche,
on détermine à partir desdites première (d'1), deuxième (d'2) et troisième (d'i) distances relatives un terme correctif représentatif du rayon de courbure de la chaussée, et
on calcule à partir desdites première (d'1) et deuxième (d'2) distances relatives et du terme correctif une mesure d'épaisseur élementaire (ei).
6. Dispositif de mesure de l'épaisseur moyenne d'une couche de chaussée en cours de réalisation, caractérise en ce qu'il comprend :
un élément support allongé dont une extrémité est reliée à des moyens d'entraînement selon la direction axiale de la chaussée et dont une autre extrémité est assujettie à rester en regard de la face supérieure de la couche en cours de formation ;
des premiers moyens de mesure solidaires dudit élément support en un point Ct pour mesurer une première distance relative d'1 entre le point Ct et le support non recouvert par la couche de chaussée en prenant comme référence la distance entre un point At fixe sur ladite deuxième extrémité et la surface supérieure de la couche de chaussée et des deuxièmes moyens de mesure solidaires dudit élément support en un point Bt distinct du point Ct pour mesurer une deuxième distance relative d'2 entre le point Bt et le support non recouvert par la couche de chaussée en prenant comme référence ladite distance entre le point At et la surface supérieure de la couche de chaussée ;
des moyens pour commander des prises de mesure successives de distances relatives d'1, d'2 par lesdits moyens de mesure de distance avec un pas spacial p fixe ;
des moyens de traitement des mesures de distance pour chaque prise de mesure pour fournir une mesure élémentaire ei d'épaisseur de couche ; et
des moyens pour appliquer une fonction de moyennage à N mesures élémentaires d'épaisseur de couche ei successives par quoi on obtient une mesure d'épaisseur moyenne de la couche en un point.
7. Dispositif de mesure selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit point At est assujetti à rester à une hauteur constante par rapport à la surface supérieure de la couche de chaussée et en ce que lesdits premiers et deuxièmes moyens de mesure mesurent les distances absolues (d1, d2) entre les points Ct et Bt et le support.
8. Dispositif de mesure selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend des troisièmes moyens de mesure solidaires dudit élément support au point At pour mesurer la distance absolue (d3) entre ledit pointAt et la surface supérieure de la couche de chaussée et en ce que lesdits premiers et deuxièmes moyens de mesure mesurent les distances absolues (d1, d2) entre les points Ct et Bt et ledit support non recouvert de la couche de chaussée.
9. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure de distance sont des télémètres à ultrasons.
10. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérise en ce que le pas de mesure p est compris entre 5 et 50 cm.
11. Dispositif de mesure selon la revendication 10, caractérisé en ce que le nombre de prises de mesures successives pour obtenir une mesure d'épaisseur moyenne est de l'ordre de 100.
12. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que l'élément support est la poutre d'un engin de répandage.
13. Dispositif de mesure selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit engin de répandage est un finisseur.
14. Dispositif de mesure selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens additionnels de mesure de distance solidaire dudit élément support au point It disposes entre les points Bt et Ct, pour mesurer une distance relative (d'i) entre le point It et le support non recouvert en prenant comme référence ladite distance entre le point At et la surface supérieure de la couche de chaussée ; et en ce que les moyens de traitement comprennent des moyens pour calculer un terme correctif (m) représentatif de la courbure de ladite chaussée à partir des distances relatives (d'1, d'2, d'i) et pour appliquer aux- dites mesures élémentaires (ei) d'épaisseur de couche ledit terme correctif.
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