一、工程概況

劉家道口樞紐位于山東省臨沂市沂河干流上，是國家治淮19項骨干工程之一，是沂沭泗河洪水東調(diào)南下關(guān)鍵性控制工程。工程等別為Ⅰ等，工程規(guī)模為大（1）型。沂河節(jié)制閘級別為1級，位于華北地震帶的郯城至廬江大斷裂帶內(nèi)，相應(yīng)地震基本烈度為9度，為目前國內(nèi)抗震設(shè)防烈度最高的大型水閘。全閘采用露頂式16×8.5—8.2m（寬×高—水頭）弧形鋼閘門36扇，2×1000 kN液壓啟閉機啟閉。

二、技術(shù)特點

1．強地震區(qū)大型水閘工程總體設(shè)計方案綜合優(yōu)選新技術(shù)。針對劉家道口節(jié)制閘工程規(guī)模大、抗震設(shè)防要求高、社會功能需求多等特點，研究綜合閘門多種跨徑、弧形閘門多種啟閉型式、水工及金屬結(jié)構(gòu)抗震性能、水功能條件、生態(tài)美學(xué)建筑特點、電氣自動化程度、工程管理運用狀況、工程投資等多種因素，解決了復(fù)雜條件下水閘工程的總體設(shè)計方案的優(yōu)選問題，提出了融合水功能及生態(tài)美學(xué)為一體的強地震區(qū)大型水閘的總體設(shè)計方案綜合優(yōu)選新技術(shù)。

（劉家道口節(jié)制閘2×1000kN液壓啟閉機動力站泵房全景）

2．弧形閘門液壓啟閉機總體布置優(yōu)化技術(shù)研究。提出以液壓啟閉機總造價為目標(biāo)函數(shù)，提出了系統(tǒng)、準(zhǔn)確、經(jīng)濟的表孔弧門液壓啟閉機總體布置優(yōu)化設(shè)計方法?？稍谧畲罂尚杏騼?nèi)獲得表孔弧門液壓啟閉機的整體布置最優(yōu)，進而確定啟閉機容量和工作行程的最佳組合值。

（劉家道口節(jié)制閘大型弧形閘門及液壓啟閉機系統(tǒng)）

（劉家道口節(jié)制閘弧形閘門支座及混凝土錨體吊裝）

3．大型表孔弧形閘門7、8、9地震烈度多工況下整體受力及變形研究。采用空間有限元分析方法，對9度強地震區(qū)大型表孔弧形閘門進行了不同地震烈度多工況的整體受力及變形研究。驗證了9度強地震設(shè)計烈度情況下，弧形閘門門葉結(jié)構(gòu)及“A”型斜支臂箱型組合截面結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性、安全可靠性。

（弧形閘門支座及混凝土錨體）

4．弧形閘門錨體支座結(jié)構(gòu)研究。提出了一種新型鋼箱混凝土錨體弧門支座預(yù)應(yīng)力閘墩結(jié)構(gòu)，建立了數(shù)學(xué)模型及設(shè)計計算方法，解決了弧門支座與閘墩結(jié)合部位及閘墩局部受拉區(qū)混凝土抗裂問題，大幅度提高了鋼箱錨體支座的承載能力和剛度。

5．振動時效消應(yīng)技術(shù)在大型弧形閘門鋼箱錨體支座中的應(yīng)用研究。課題研究首次將振動時效技術(shù)應(yīng)用于水利水電工程大型弧形閘門支鉸鋼梁，與傳統(tǒng)的熱時效相比，解決了施工工期、環(huán)境污染及多次重復(fù)消應(yīng)等難題。解決了60mm、80mm、100mm超厚鋼板的箱形焊接構(gòu)件的振動時效技術(shù)難題，填補了超厚鋼板、大體型焊接構(gòu)件應(yīng)用振動時效消除殘余應(yīng)力的技術(shù)空白。

6．聲發(fā)射動態(tài)無損檢測技術(shù)在閘門靜應(yīng)力原型觀測中的應(yīng)用研究。課題研究首次利用聲發(fā)射動態(tài)無損檢測技術(shù)，監(jiān)控檢測弧形閘門上、下主橫梁區(qū)域和支臂與門葉連接區(qū)域等重要構(gòu)件中是否有危險的聲發(fā)射源，證明了弧形閘門在不斷增加荷載的過程中安全性。

（劉家道口樞紐工程全貌）

工程項目成果強地震區(qū)大型水閘金屬結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究與實踐，獲得2009年山東省科技進步三等獎。劉家道口樞紐工程榮獲2011年度山東省優(yōu)秀工程勘察設(shè)計一等獎；2010年中國水利工程優(yōu)質(zhì)（大禹）獎；2013年全國優(yōu)秀水利水電工程勘測設(shè)計金質(zhì)獎。劉家道口節(jié)制閘榮獲第十屆中國土木工程詹天佑獎。