京张铁路建设中除线路、隧道、车站和配属工程外，最重要的工程就是桥梁、涵洞的施工。为了完成桥梁工程，詹天佑在勘测之初就开始对桥涵建设进行统筹规划。1905年5月，詹天佑率领勘测队在勘测南、北沙河时，向当地人详细了解此河在历史上最大洪水期间的水位高度、水流情况等，初步估算涉及建筑南北两座沙河桥的长度、孔数、跨度以及路基填土高度等。

经统计，京张铁路全线共修建桥涵372座，共2369.36延长米。其中，铁桥121座，总长度1951.03延长米；石桥40座，177.85延长米；木桥3座，31.7延长米；涵洞208座，208.78延长米。

京张铁路的石桥采用石砌或水泥桥拱形结构。八达岭山区修建的桥梁多采用这些材料，原因是就地取材开采石料较为方便，易于线路施工。另外，京张铁路整个线路的路基、路堤、路肩、挡土墙、护坡、桥台多采用石料砌成，詹天佑要求在混凝土中掺加石片，有些地方需要增加强度再用水泥勾缝或加固，这样可以节约价格昂贵的水泥。如黄油沟97号桥修筑记载：“所打洋灰沙，除墩帽外，其余皆加入坚硬片石，但片石上下四面相离至少须有6寸。不但此桥洋灰内加入片石，他桥及他项洋灰工程，凡厚宽高长各逾二尺者，均一律照加，省洋灰故也。”

居庸上关30号桥是一孔跨度12.2米的圬工拱桥，由京张铁路副工程司俞人凤和颜德庆勘测设计并负责指导施工，该桥开通后经过百年时间，状况良好。

京张铁路根据线路要求设计、修建多处涵洞，用于路基下方排泄雨水，如张家口涵洞、七贤村涵洞等。

京张铁路有121座铁桥梁采用钢架结构，是较早大规模使用现代桥梁技术的铁路线路。詹天佑从山海关造桥厂为京张铁路订制了部分铁桥钢结构。这些钢结构桥梁大多采用一字形上承钢板梁结构，属于简支梁桥。

从技术要求上看，这些上承钢板梁结构桥梁修建在河道不宽或者便于施工的河床，要求地形相对平缓。上承钢板梁可在工厂或现场进行组装，采用这种结构有利于加快施工进度、降低造价成本、缩短建造工期。

当时的施工设备异常简陋，抽水用农田灌溉的水车，打桩靠人力拉拽的落锤。因为交通运输不便，钢梁钎杆均用骡车运达工地进行组拼。正是在这样艰苦的条件下，工程技术人员不畏艰险，脚踏实地攻克了一个又一个工程技术难关。

南沙河15号桥采用了比较特殊的结构设计，桥梁有一孔采用下承钢桁梁，其他5孔采用上承钢板梁工艺结构。这样增加桥梁跨度，承载强度大大增加，丰富了桥梁钢结构设计样式。

京张铁路全线最长的桥梁是怀来河56号桥，为7孔30.5米的简支上承钢桁梁组成，墩台采用木桩基础，由詹天佑负责勘测设计、副工程司翟兆麟具体设计并指导施工。该桥于1906年冬开工，1908年5月竣工，开通后运行状态良好。

京张铁路承载了中华民族实业兴邦的艰辛探索，见证了东方巨龙从崛起走向复兴的世纪征途。在工程建设中，工程技术人员不惧困难、勇于探索、反复研究，解决施工中的重点、难点问题。工程本身体现了当时较高的桥梁技术工艺水平，打破了外国列强对我国铁路技术的垄断，为中国工程技术人员掌握铁路建设技术、积累施工经验打下了基础，开启了中国铁路桥梁工程的新纪元。

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