El objetivo de este trabajo es establecer un marco internacional para la gestión sostenible de proyectos en ingeniería, para suplir la falta de investigación en este campo, y proponer una base teórica científica para el establecimiento de un nuevo sistema de gestión de proyectos. El artículo adopta la revisión de literatura, algoritmo de programación matemática y estudio de casos como método de investigación. La revisión de literatura aplicó el método de investigación de agrupación visual y analizó los resultados de 21 años de investigación en este campo. Como resultado, se encontró que el sistema de gestión de proyectos tiene defectos y deficiencias. Se estableció un modelo matemático para analizar la composición y elementos del sistema de gestión de proyectos internacionales optimizado. La investigación de estudio de casos seleccionó grandes puentes para el análisis y verificó la superioridad y practicabilidad del sistema teórico. Así, se logró el objetivo de desarrollo sostenible de puentes. El valor de esta investigación radica en establecer un modelo integral de sistema de gestión de proyectos internacionales; integrar verdaderamente el desarrollo sostenible con la gestión de proyectos; proporcionar nuevos marcos de investigación y modelos de gestión para promover el desarrollo sostenible de la industria de la construcción.