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(xiàng)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(jī)啟閉。

二、技術(shù)特點(diǎn)

1．強(qiáng)地震區(qū)大型水閘工程總體設(shè)計(jì)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(huì)功能需求多等特點(diǎn)，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(diǎn)、電氣自動(dòng)化程度、工程管理運(yùn)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(jì)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(qiáng)地震區(qū)大型水閘的總體設(shè)計(jì)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(jī)動(dòng)力站泵房全景）

2．弧形閘門液壓啟閉機(jī)總體布置優(yōu)化技術(shù)研究。提出以液壓啟閉機(jī)總造價(jià)為目標(biāo)函數(shù)，提出了系統(tǒng)、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)的表孔弧門液壓啟閉機(jī)總體布置優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。可在最大可行域內(nèi)獲得表孔弧門液壓啟閉機(jī)的整體布置最優(yōu)，進(jìn)而確定啟閉機(jī)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(jī)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(qiáng)地震區(qū)大型表孔弧形閘門進(jìn)行了不同地震烈度多工況的整體受力及變形研究。驗(yàn)證了9度強(qiáng)地震設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)計(jì)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(dòng)時(shí)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(dòng)時(shí)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(shí)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(dòng)時(shí)效技術(shù)難題，填補(bǔ)了超厚鋼板、大體型焊接構(gòu)件應(yīng)用振動(dòng)時(shí)效消除殘余應(yīng)力的技術(shù)空白。

6．聲發(fā)射動(dòng)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(dòng)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(xiǎn)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(xiàng)目成果強(qiáng)地震區(qū)大型水閘金屬結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)踐，獲得2009年山東省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。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(jì)一等獎(jiǎng)；2010年中國水利工程優(yōu)質(zhì)（大禹）獎(jiǎng)；2013年全國優(yōu)秀水利水電工程勘測設(shè)計(jì)金質(zhì)獎(jiǎng)。劉家道口節(jié)制閘榮獲第十屆中國土木工程詹天佑獎(jiǎng)。