Passings of heavy vehicles is a common cause of distress on thin and narrow cycle paths. The lack of lateral support at the edge and increased moisture content in the unbound granular materials are two important factors that affect deterioration. Three full-scale instrumented cycle path structures with different structural designs were constructed in a concrete pit at the Swedish National Road and Transport Research Institute (VTI) test facility. Response measurements were conducted with a falling weight deflectometer (FWD), a light weight deflectometer (LWD), and light, standard and heavy maintenance vehicles at three different groundwater table scenarios. The results confirm reduced load-bearing capacity close to the cycle path edge, and at an increased groundwater table. In general, larger transverse tensile strains can also be expected in the asphalt layer close to the edge. 

En relativt vanligt förekommande skadetyp på cykelvägar är spruckna och/eller deformerade kanter. Att cykelvägarna är extra känsliga för den här typen av skador har att göra med att de inte dimensioneras för höga flöden av tunga fordon på samma sätt som bilvägar. Oftast anläggs de med betydligt tunnare konstruktionslager, som inte kan fördela de tunga lasterna på samma sätt. Cykelvägarna är ofta smalare än bilvägarna också, vilket gör att de få tunga fordon som ändå belastar konstruktionen tenderar att hamna väldigt nära cykelvägens kanter där konstruktionen är som känsligast. Både beroende på den geometriska effekten av ett minskat sidostöd, men många gånger även p.g.a. högre fuktkvoter vid kanten. Det gör att även ett fåtal överfarter med tunga fordon riskerar att knäcka kanten. För att kunna förebygga den här problematiken är det viktigt att studera hur olika typer av cykelvägskonstruktioner reagerar på effekten av ett minskat sidostöd från släntlutning och förhöjda fuktkvoter. Det är det som den här studien försöker att svara på.

Tre cykelvägarskonstruktioner med olika ingående lagertjocklekar har byggts upp i en av provgroparna i VTI:s HVS-anläggning. Konstruktionerna har utrustats med sensorer för att mäta spänningar och deformationer i asfaltlager samt de obundna lagren. Ett dike med släntlutning 1:3 har anlagts längs den ena långsidan av provgropen så att en cykelvägskant har skapats. Konstruktionerna har utsatts för belastning med fallviktsapparat samt av driftfordon i form av en mindre lättare hjullastare och en normalstor hjullastare. Samtidigt har mätning för de olika givarna genomförts för att kartlägga responsen från dessa överfarter på de olika konstruktionsdelarna. Vattennivån har höjts i tre olika lägen där mätningarna har repeterats. I det sista läget har konstruktionerna även belastats med överfarter från en fullastad lastbil och responsen mätts. Huvudfokus är att jämföra spänningarna och deformationerna som uppstår vid kanten med motsvarande värden i mitten av cykelvägen.

A shift in modal share from car driving to cycling has many benefits, e.g., health benefits from increased physical activity and less pollution and congestion. A smooth cycle path surface with sufficient friction is important for cyclist traffic safety, comfort and level of service. Cracks and surface unevenness are frequent maintenance-related deficiencies associated with the degradation of the structure. A purpose of this thesis is to identify degradation factors specific for cycle paths, through a state-of-the-art literature review. The review is complemented by four appended papers. Paper A analyses the stated distress modes and causes reported on Swedish municipal cycle paths with respect to climatic and population data. Paper B evaluates a novel method for condition assessments on cycle paths related to cycling comfort—the Bicycle Measurement Trailer. PaperC proposes alternative deflection bowl parameters for structural evaluation of cycle paths from in-situ falling weight deflectometer and light weight deflectometer measurements. Paper D reports on the results of full-scale testing on instrumented cycle path structures. The main results from the papers indicate that surface roughness and unevenness, longitudinal cracks and edge deformations are the most common distress modes. The main reasons behind this distress are structural interventions, tree roots, frost heave and heavy vehicles. The load-bearing capacity close to the pavement edge and at increased moisture content is reduced. The proposed alternative approaches for cycle path condition assessment were able to assess the surface roughness and evenness, along with the structural condition, for practical applications on the investigated cycle paths. The conclusions of the thesis suggest that the structural design principles for cycle paths in the Swedish structural design manual needs to be updated. Models that better describe the behaviour of thin-surfaced asphalt pavements, especially with respect to climate, should be developed. More studies are recommended to validate the proposed condition assessment approaches.

En förflyttning av bilresor till cykeltrafik har många fördelar, t.ex. förbättrad folkhälsa genom ökad fysisk aktivitet och minskade föroreningar och trängsel. En slät yta med adekvat friktion är viktigt för cyklisternas trafiksäkerhet, komfort och framkomlighet. Sprickor och ojämnheter är vanligt förekommande underhållsrelaterade brister som är kopplade till cykelvägens nedbrytning. Ett syfte med den här avhandlingen är att identifiera specifika nedbrytningsfaktorer för cykelvägar. Det görs genom en litteraturgenomgång och fyra vetenskapliga artiklar. Paper A analyserar skador och skadeorsaker, som rapporterats av svenska kommuner, med avseende på klimat och befolkningsdata. Paper B utvärderar en ny metod för tillståndsbedömningar av cykelvägar som beaktar cyklisters komfort—Cykelmätvagnen. Paper C föreslår en uppsättning alternativa deflektions bassängparametrar för hållfasthetsutvärdering av cykelvägar baserat på fältundersökning med fallviktsmätningar. Paper D rapporterar resultat från fullskaligare sponsmätningar på instrumenterade cykelvägskonstruktioner. Huvudresultaten från artiklarna indikerar att lokala ojämnheter, längsgående sprickor och kantdeformationer är de vanligaste skadetyperna. De vanligaste bakomliggande orsakerna uppges vara avgrävningar, trädrötter, tjällyft och tunga fordon. Cykelvägens bärförmåga minskar i närheten av cykelvägskanten och vid ett ökat fuktinehåll i konstruktionen. De föreslagna metoderna för tillståndsbedömning av cykelvägar visade sig kunna bedöma cykelvägytornas textur och jämnhet samt det strukturella tillståndet på ett bra sätt för de undersökta cykelvägarna. Avhandlingens slutsatser poängterar att principerna för dimensionering av cykelvägar enligt Trafikverkets krav eller rekommendationer bör uppdateras. Modeller som bättre beskriver tunna asfaltkonstruktioners beteende bör utvecklas, speciellt när det gäller hur de påverkas av klimatfaktorer. Mer studier behövs för att validera de föreslagna tillstånds bedömningsmetoderna.

Assuring sufficient structural stability of cycle paths is important to avoid distress. Being thin and narrow structures, they are highly susceptible to edge cracking by passings of heavy vehicles. Two important factors that affect distress are lack of lateral support at the edge and increased moisture content in the unbound granular materials. Three full-scale instrumented cycle path structures with different structural design were constructed in a concrete pit at a test facility. Response measurements were conducted with a falling weight deflectometer, a light weight deflectometer, and light, standard and heavy maintenance vehicles at three different groundwater table scenarios. The results confirm reduced load-bearing capacity close to the edge, and at an increased groundwater table. In general, larger transverse tensile strains can also be expected in the asphalt layer close to the edge.  

Mer kunskap behövs för att bestämma bärigheten hos cykelvägskonstruktioner, speciellt under de känsliga tiderna på året då bärigheten antas vara som lägst. Tidigare studier har visat på att kantskador i form av sprickor och deformationer är en vanligt förekommande skadetyp på de svenska cykelvägarna. Cykelvägarna är oftast både smalare och tunnare konstruktioner än vad bilvägar är, och den tunga trafiken som ändå trafikerar dem, såsom driftfordon och andra tunga fordon som ibland använder cykelvägarna för lastning/avlastning m.m., tenderar då att hamna nära kanten. Detta kan leda till en ogynnsam belastningssituation, speciellt om konstruktionens fuktkvot är högre än normalt, vilket är fallet under en tjällossningsperiod. Studien som här presenteras syftar till att öka kunskapen om hur bärigheten kan se ut för cykelvägar i svenska förhållanden under olika tidpunkter på året.  

Fallviktsmätningar har genomförts på cykelvägar i samarbete med Linköpings kommun och Trafikverket. Cykelvägarna, 8 kommunala och 6 statliga är utvalda för att representera olika förhållanden med avseende på de parametrar som antas ha betydelse för konstruktionernas hållfasthet, såsom ålder, utfomning, undergrund, avvattning, m.m.  

Mätningarna har genomförts under en hel årscykel för att fånga samtliga klimatförhållanden, där såväl nederbörd som temperatur varierar över året. Vidare har mätningarna skett i flera olika sidolägen på cykelvägarna i Linköping i ett försök att fånga den nämnda problematiken med belastning nära cykelvägens kanter. På Trafikverkets cykelvägar i Skåne har mätningar enbart utförts i mitten på cykelvägen, men i gengäld har längre sträckor med fler mätpunkter använts.  

Data från externa källor har också samlats in för att underbygga analyserna av mätresultaten. Det handlar exempelvis om temperatur- och nederbördsdata, tjälförhållanden och jordartsförhållanden.  

Resultaten bekräftar att bärigheten generellt ser ut att vara som lägst under tjällossning, vilket var förväntat. Det finns dock en variation i hur de olika konstruktionerna reagerar på denna förmodade förändring i fuktinnehåll där en del verkar vara betydligt känsligare än andra. 

A recurrent challenge on cycle paths are edge cracks, which affect the traffic safety and accessibility of cyclists and produce high maintenance costs. Being both structurally thinner and narrower structures than roads, the cycle paths are extra prone to this problem. A few passages of heavy vehicles in unfavourable conditions might be enough to break the edge. The load-bearing capacity of eight municipal cycle paths in Linköping, Sweden, were assessed by falling weight deflectometer (FWD) and light falling weight deflectometer (LWD) measurements during a year-long cycle. A set of alternative Deflection Bowl Parameters (DBPs), better adapted to the structural design of cycle paths, were suggested and evaluated. The results of the FWD measurements showed that these suggested DBPs are a promising approach to evaluate the load-bearing capacity of cycle paths. From the results of the LWD measurements, it was found that the load-bearing capacity varies considerably with lateral position. The conclusion is that it might be more fruitful to measure the load-bearing capacity by LWD close to the edge, rather than the traditional approach of FWD measurements along the centre line of the cycle path.

Cyclists’ riding comfort, related to pavement texture and unevenness, has not been thourougly investigated, partly due to the lack of condition assessment methods specifically adapted to the speed and space limits on cycle paths. Metrics that better describe the perceived comfort of cyclists, rather than that of car users, are needed. In this paper a novel method, the Bicycle Measurement Trailer (BMT), is proposed to bridge this gap. Eight different cycle path surface types have been assessed with regards to pavement texture and for four of these surfaces the longitudinal evenness was assessed. The accuracy and repeatability of the BMT were evaluated. Finally, five different metrics (Dynamic Comfort Index, Evenness Coefficient, 0.5 m Straight Edge, International Roughness Index and Root Mean Square), were calculated from the collected data and assessed. The main findings suggest that the BMT has a high accuracy at normal and high cycling speeds and a high level of repeatability at normal cycling speed. The surfaces could be ranked according to texture, and the evenness was successfully analysed. In conclusion, the BMT could be a valuable tool to assess the cycle path surface condition in relation to bicycle riding comfort.

A smooth surface with good friction on the cycle path is not only important for the traffic safety of the cyclists but also for their comfort and level of service. Potholes, cracks, and bumps are frequent obstructions on the cycle paths. These are all maintenance-related deficiencies associated with the degradation of the structure. In general, the knowledge on degradation of roads is good, as there is a long tradition of investigation into the degradation factors. Cycle paths, even though constructed with similar materials and techniques as the roads, are however not designed in the same way as roads, mainly since they will not be subjected to the same traffic load. Thus, one purpose of this licentiate thesis is to identify degradation factors specific for cycle paths, through a state-of-the-art literature study.

The literature review is complemented by two papers, where Paper A analyses the distress found on Swedish municipal cycle paths and Paper B evaluates a novel method for condition assessments on cycle paths related to cycling comfort—the Bicycle Measurement Trailer. The review and papers are meant to act as the basis for the general aim of the PhD-project, namely, to develop more knowledge on the degradation of cycle paths. This knowledge is needed to improve the structural design approaches and maintenance strategies for cycle paths and to give guidance for preventive measures to inhibit degradation.

En slät yta, med god friktion, på cykelbanan är inte bara viktig för cyklisternas trafiksäkerhet, utan för deras komfort och framkomlighet. Potthål, sprickor och ojämnheter är vanliga hinder på cykelvägarna. Dessa underhållsrelaterade brister är direkt kopplade till nedbrytningen av cykelvägarna. Generellt sett är kunskapen om nedbrytning av vägar god då det finns en lång tradition av forskning kring nedbrytningsprocesserna. Cykelvägar, även om de är byggda med liknande material och tekniker som vägarna, är dock inte dimensionerade på samma sätt som vägar då de inte utsätts för samma trafikbelastning. Ett syfte med denna licentiatuppsats är således att identifiera nedbrytningsfaktorer som är specifika för cykelvägar.

En ”state-of-the-art” litteraturstudie kompletteras av två artiklar, där Paper A analyserar de skador som återfinns på svenska kommunala cykelvägar och Paper B utvärderar en ny metod, Cykelmätvagnen, för tillståndsbedömningar på cykelvägar, relaterat till cykelkomfort. Litteraturstudien och artiklarna är tänkta att ligga till grund för doktorandprojektets övergripande syfte, nämligen att utveckla mer kunskap om cykelvägars nedbrytning. Denna kunskap behövs för att förbättra de strukturella dimensioneringsprinciperna och underhållsstrategierna för cykelvägar och ge vägledning för förebyggande åtgärder som motverkar deras nedbrytning.

There is a need to move society in a sustainable direction. One way to contribute to this move is to change to more sustainable transport modes, such as cycling. To increase cycling, the infrastructure is important, and good quality cycle paths are needed. However, little is known about the degradation of cycle paths. This paper aims to investigate what modes of pavement distress are found on municipal cycle paths in Sweden, and what probable mechanisms lie behind such distress; these are determined based on questions from a state-of-practice survey, interviews, and a literature review. The main findings are that the most commonly stated distress modes are surface unevenness followed by longitudinal cracks, and the most commonly stated causes of distress are ageing, followed by structural interventions, and roots and vegetation. The results also show that for several distress modes, there are probable connections with climatic factors such as temperature and moisture, as well as with the population size of the urban areas. Objective data are needed regarding traffic load and the climatic factors that affect cycle paths, along with information on their structural design, to better understand their degradation.

Följande är en första sammanställande rapport kring resultaten av den enkät, med fokus på underhåll av kommunala gator och cykelvägar som skickades ut till samtliga Sveriges kommuner under oktober – november 2020. Enkäten genomfördes inom ramen för forskningsprogrammet Mistra InfraMaint som syftar till en säker och tillgänglig infrastruktur dygnet runt, genom fokus på smart underhåll. Syftet med rapporten är främst att ge en övergripande bild av hur det ser ut med underhållet av kommunala gator och cykelvägar i Sverige.